1.4.2 半導體二極管

半導體二極管簡稱二極管，是一種非線性半導體器件，它具有單向導電特性，廣泛用于整流、穩壓、檢波、限幅等場合。

1. 二極管的結構

半導體二極管是由一個PN結加上管殼封裝而成的，從P端引出的一個電極稱為陽極，從N端引出另一個電極稱為陰極。二極管的實物外形如圖1.23所示。

2. 二極管的類型

按制造二極管的材料分類，有硅二極管和鍺二極管。按用途來分類，有整流二極管、開關二極管、穩壓二極管等。按結構來分類，主要有點接觸型和面接觸二極管。

點接觸型二極管的PN結面積小，結電容也小，因而不允許通過較大的電流，但可在高頻率下工作；而面接觸型的二極管由于PN結面積大，可以通過較大的電流，但只在較低頻率下工作。二極管的內部結構及符號如圖1.24所示。

3. 二極管的特性

流過二極管的電流與其兩端電壓之間的關系曲線稱為二極管的伏安特性，如圖1.25所示。伏安特性表明二極管具有單向導電特性。

（1）正向特性。當加在二極管兩端的正向電壓數值較小時，由于外電場不足以克服內電場，故多數載流子擴散運動不能進行，正向電流幾乎為零，二極管不導通，把對應的這部分區域稱為“死區”。死區電壓的大小與材料的類型有關，一般硅二極管為0.5V左右；鍺二極管為0.1V左右。

當正向電壓大于死區電壓時，外電場削弱了內電場，幫助多數載流子擴散運動，正向電流增大，二極管導通，這時正向電壓稍有增大，電流會迅速增加，電壓與電流的關系呈現指數關系。圖1.23中曲線顯示，管子正向導通后其管壓降很小（硅管為0.6～0.7 V，鍺管為0.2～0.3V），相當于開關閉合。

（2）反向特性。當二極管加反向電壓時，外電場作用增強了內電場對多數載流子擴散運動的阻礙作用，擴散運動很難進行，只有少數載流子在這兩個電場的作用下通過PN結，形成很小的反向電流。由于少數載流子的數目很少，即使增加反向電壓，反向電流仍基本保持不變，稱此電流為反向飽和電流。所以如果給二極管加反向電壓，二極管將接近于截止狀態，這時相當于開關斷開。

（3）反向擊穿特性。如果繼續增加反向電壓，當超過UB時，反向電流急劇增大，這種現象稱為反向擊穿。UB為反向擊穿電壓。反向擊穿后，如果不對反向電流的數值加以限制，將會燒壞二極管，所以普通二極管不允許工作在反向擊穿區。

4. 二極管的參數

為了正確、合理地使用二極管，必須了解二極管的指標參數。

（1）最大整流電流IF。最大整流電流是指二極管長期工作時，允許通過管子的最大正向平均電流。因為電流通過PN結要引起管子發熱，電流太大，發熱量超過限度，就會使PN結燒壞。

（2）最高反向工作電壓URM。指允許加在二極管上的反向電壓的最大值。一般手冊上給出的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一半，以確保管子安全工作。

（3）反向電流IR。指在室溫下，二極管兩端加上規定反向電壓時的反向電流。其數值越小，說明二極管的單向導電性越好。硅材料二極管的反向電流比鍺材料二極管的反向電流要小。另外，二極管受溫度的影響較大，當溫度增加時，反向電流會急劇增加，在使用時需要加以注意。

表1.6、表1.7、表1.8、表1.9列出了2 AP、2 CZ、國外1 N系列中2 AP1～2 AP10型號二極管的主要參數。