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晶體二極管的主要參數是什麼,它的分類都有哪些

2020年12月09日 16:18 次閲讀

一、晶體二極管主要參數

用來表示二極管的性能好壞和適用範圍的技術指標,稱為二極管的參數。不同類型的二極管有不同的特性參數。

1、伏安特性

在二極管加有正向電壓,當電壓值較小時,電流極小;當電壓超過0.6V時,電流開始按指數規律增大,通常稱此為二極管的開啓電壓;當電壓達到約0.7V時,二極管處於完全導通狀態,通常稱此電壓為二極管的導通電壓,用符號UD表示。對於鍺二極管,開啓電壓為0.2V,導通電壓UD約為0.3V。在二極管加有反向電壓,當電壓值較小時,電流極小,其電流值為反向飽和電流IS。當反向電壓超過某個值時,電流開始急劇增大,稱之為反向擊穿,稱此電壓為二極管的反向擊穿電壓,用符號UBR表示。不同型號的二極管的擊穿電壓UBR值差別很大,從幾十伏到幾千伏。

2、正向特性

外加正向電壓時,在正向特性的起始部分,正向電壓很小,不足以克服PN結內電場的阻擋作用,正向電流幾乎為零,這一段稱為死區。這個不能使二極管導通的正向電壓稱為死區電壓。當正向電壓大於死區電壓以後,PN結內電場被克服,二極管正向導通,電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流範圍內,導通時二極管的端電壓幾乎維持不變,這個電壓稱為二極管的正向電壓。

3、反向特性

外加反向電壓不超過一定範圍時,通過二極管的電流是少數載流子漂移運動所形成反向電流。由於反向電流很小,二極管處於截止狀態。這個反向電流又稱為反向飽和電流或漏電流,二極管的反向飽和電流受温度影響很大。一般硅管的反向電流比鍺管小得多,小功率硅管的反向飽和電流在nA數量級,小功率鍺管在μA數量級。温度升高時,半導體受熱激發,少數載流子數目增加,反向飽和電流也隨之增加。

4、擊穿特性

外加反向電壓超過某一數值時,反向電流會突然增大,這種現象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。電擊穿時二極管失去單向導電性。如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱,則單向導電性不一定會被永久破壞,在撤除外加電壓後,其性能仍可恢復,否則二極管就損壞了。因而使用時應避免二極管外加的反向電壓過高。

反向擊穿按機理分為齊鈉擊穿和雪崩擊穿兩種情況。在高摻雜濃度的情況下,因勢壘區寬度很小,反向電壓較大時,破壞了勢壘區內共價鍵結構,使價電子脱離共價鍵束縛,產生電子-空穴對,致使電流急劇增大,這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低,勢壘區寬度較寬,不容易產生齊納擊穿。

另一種擊穿為雪崩擊穿。當反向電壓增加到較大數值時,外加電場使電子漂移速度加快,從而與共價鍵中的價電子相碰撞,把價電子撞出共價鍵,產生新的電子-空穴對。新產生的電子-空穴被電場加速後又撞出其它價電子,載流子雪崩式地增加,致使電流急劇增加,這種擊穿稱為雪崩擊穿。無論哪種擊穿,若對其電流不加限制,都可能造成PN結永久性損壞。

5、動態電阻

二極管特性曲線靜態工作點附近電壓的變化與相應電流的變化量之比。

6、最高工作頻率

最高工作頻率是二極管工作的上限頻率。因二極管與PN結一樣,其結電容由勢壘電容組成。所以最高工作頻率的值主要取決於PN結結電容的大小。若是超過此值。則單向導電性將受影響。

7、最大整流電流

最大整流電流是指二極管長期連續工作時,允許通過的最大正向平均電流值,其值與PN結面積及外部散熱條件等有關。因為電流通過管子時會使管芯發熱,温度上升,温度超過容許限度(硅管為141℃左右,鍺管為90℃左右)時,就會使管芯過熱而損壞。所以在規定散熱條件下,二極管使用中不要超過二極管最大整流電流值。

二、根據構造分類

半導體二極管主要是依靠PN結而工作的。與PN結不可分割的點接觸型和肖特基型,也被列入一般的二極管的範圍內。包括這兩種型號在內,根據PN結構造面的特點,把晶體二極管分類如下:

1、點接觸型二極管

點接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針後,再通過電流法而形成的。因此,其PN結的靜電容量小,適用於高頻電路。但是,與面結型相比較,點接觸型二極管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用於大電流和整流。因為構造簡單,所以價格便宜。對於小信號的檢波、整流、調製、混頻和限幅等一般用途而言,它是應用範圍較廣的類型。

2、鍵型二極管

鍵型二極管是在鍺或硅的單晶片上熔接或銀的細絲而形成的。其特性介於點接觸型二極管和合金型二極管之間。與點接觸型相比較,雖然鍵型二極管的PN結電容量稍有增加,但正向特性特別優良。多作開關用,有時也被應用於檢波和電源整流(不大於50mA)。在鍵型二極管中,熔接金絲的二極管有時被稱金鍵型,熔接銀絲的二極管有時被稱為銀鍵型。

3、合金型二極管

在N型鍺或硅的單晶片上,通過合金銦、鋁等金屬的方法制作PN結而形成的。正向電壓降小,適於大電流整流。因其PN結反向時靜電容量大,所以不適於高頻檢波和高頻整流。

4、擴散型二極管

在高温的P型雜質氣體中,加熱N型鍺或硅的單晶片,使單晶片表面的一部變成P型,以此法PN結。因PN結正向電壓降小,適用於大電流整流。最近,使用大電流整流器的主流已由硅合金型轉移到硅擴散型。

5、枱面型二極管

PN結的製作方法雖然與擴散型相同,但是,只保留PN結及其必要的部分,把不必要的部分用藥品腐蝕掉。其剩餘的部分便呈現出枱面形,因而得名。初期生產的枱面型,是對半導體材料使用擴散法而製成的。因此,又把這種枱面型稱為擴散枱面型。對於這一類型來説,似乎大電流整流用的產品型號很少,而小電流開關用的產品型號卻很多。

6、平面型二極管

在半導體單晶片(主要地是N型硅單晶片)上,擴散P型雜質,利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅單晶片上僅選擇性地擴散一部分而形成的PN結。因此,不需要為調整PN結面積的藥品腐蝕作用。由於半導體表面被製作得平整,故而得名。並且,PN結合的表面,因被氧化膜覆蓋,所以公認為是穩定性好和壽命長的類型。最初,對於被使用的半導體材料是採用外延法形成的,故又把平面型稱為外延平面型。對平面型二極管而言,似乎使用於大電流整流用的型號很少,而作小電流開關用的型號則很多。

7、肖特基二極管

基本原理是:在金屬(例如鉛)和半導體(N型硅片)的接觸面上,用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長是:開關速度非常快:反向恢復時間trr特別地短。因此,能製作開關二極和低壓大電流整流二極管。

8、合金擴散型二極管

它是合金型的一種。合金材料是容易被擴散的材料。把難以製作的材料通過巧妙地摻配雜質,就能與合金一起過擴散,以便在已經形成的PN結中獲得雜質的恰當的濃度分佈。此法適用於製造高靈敏度的變容二極管。

9、外延型二極管

用外延面長的過程製造PN結而形成的二極管。製造時需要非常高超的技術。因能隨意地控制雜質的不同濃度的分佈,故適宜於製造高靈敏度的變容二極管。

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