简单的电子器件之二极管

在上一篇的文章中我们谈论到半导体的相关知识，那么现在我们来说一说由半导体组成的最简单的器件——二极管
一.二极管的组成：
将PN结封装，引出两个电极就构成了二极管。
二.二极管的大体分类：
1.点接触型：结面积小，结电容小，故结允许的电流小，最高工作频率高。
2.面接触型：结面积大，结电容大，故结允许的电流大，最高工作频率低。
3.平面型：结面积可大可小，小的工作频率高，大的结允许的电流大。
三.二极管的伏安特性及其电流方程
1.二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。

上述的图片是二极管的的伏安特性曲线，从图片中我们可以看出，二极管并不是增加正向电压就会导通，而是正向电压达到了Uon之后二极管才开始导通。其原因有二，第一是二极管在引出电极的时候会有接触电阻。第二是在PN结内部，外加电压的值一定要大于由扩散运动所产生的内电场的电压，因此在伏安特性曲线上我们看到只有在电压达到一定程度之后二极管才会导通。
现在通过曲线来观察当给二极管加一个反向电压的时候，反向电流会随着反向电压的增加而增加，当反向电压增大到一定程度之后，反向电流表现出来的状态是与横轴平行的一条直线（常量）。解释这一原因也简单，当我们外加反向电压的时候，由扩散运动而产生的内电场一定会随着外加反向电压的增大而增大。但是这时候参与导电的是少数载流子，而且少数载流子的数目是有限的，。少数载流子一定会随着电压的增加更多的参与进来，可是最后不管电压怎么增大，其数目一定，因此导电能力也就有一定的上限。
当外加反向电压不断增大，就会破坏二极管内部的晶体结构，这也就是我们常说的击穿。
2.二极管的电流方程：

在这个式子中，Ut是电压当量（常温下Ut=26mV），这个式子的由来涉及到半导体物理的知识，本人不清楚，还望谅解。
不同材料构成的二极管，导通的电压是不相同的。就拿我们经常用到的硅管和锗管来说。硅管的开启电压大概在0.5V左右，导通电压大概在0.5~0.8V左右，反向饱和电流在1uA以下；锗管的开启电压大概在0.1V左右，导通电压在0.1到0.3V左右，反向饱和电流大概在几十uA以下。反向饱和电流越小，则证明管子的单向导电性能越好。
3.二极管正向电流的限制
我们在使用二极管的时候，常常会串入一个电阻，将流过二极管的电流一般控制在十几mA左右（不同的管子不一样），如果不限制二极管流通的电流，在管子正常运行的时候，很大一部分能量都会转换成热能，但是PN结不能承受过高温度，会将管子烧坏。
4.温度对于二极管伏安特性的影响

从上图可以看出，当温度升高的时候，在流经二极管电流不变的情况下，管子的开启电压变小，反向饱和电流增加，击穿电压减小。解释上边一系列的原因只有一个，就是当温度增加的时候，热运动加剧，载流子本身具有的能量增多，变得更加活泼。半导体器件对于温度的变化就非常敏感。
四。二极管的等效电路。

1.图一将二极管进行理想化，只要给二极管一个正向电压便能使其导通，并且反向电流为零，此刻二极管就相当于一个开关。
2.图二是在做近似分析中最常用的等效模型，二极管有固定的开启电压，比如我们常说的0.7V。并且认为反向电流为零。
3.图三便是将二极管导通之后进行折线化，也是最精准的一种近似，不过值得注意的是，我们在不同的情况下会应用到不同的近似模型。
4.微变等效电路：
当二极管在静态的基础上有一个动态信号的时候，则可以将二极管等效成一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。

用直流源将二极管导通，在导通之后给二极管两端增加一个小信号进行作用，此时二极管的伏安特性曲线也就近似变成以Q点为切点的一条直线，这条直线在该坐标平面下描述的就是一个电阻特性。
五.二极管的主要参数
1.最大整流电流Ip:最大平均值
2.最大反向工作电压Ur：最大瞬时值
3.反向电流Ir：就是Is
4.最高工作频率Fm：由于二极管存在电容效应，因此存在最高工作频率。
六.稳压二极管
1.由一个PN结组成，反向击穿之后在一定的电流范围内端电压基本保持不变，为稳定电压。
2.主要参数：
稳定电压Uz，稳定电流Iz（进入稳压区的最小电流），最大功耗Pzm=Izm*Uz（Izm为不至于让稳压管损坏的最大电流）