
一、正向特性
当给二极管施加正向电压时(对应特性曲线中横坐标正半部分),正向电压需要超过一定阈值,二极管才会出现明显的正向电流,这个关键电压被称为导通电压。在室温条件下,硅制二极管的导通电压(Vth)大约为0.5伏,而锗制二极管的导通电压(Vth)约为0.1伏。当电压超过导通电压后,二极管进入导通状态。随着流经二极管的电流增大到一定程度,二极管两端的电压趋于稳定。对于硅管,稳定电压通常在0.6至0.8伏之间(一般取0.7伏作为参考值);对于锗管,稳定电压大约在0.2至0.3伏之间(通常以0.2伏作为典型值)。
二、反向特性
在二极管承受反向电压的情况下(对应特性曲线中横坐标负半部分),在反向电压未达到反向击穿电压时,由少数载流子引起的反向电流非常微弱,而且几乎与反向电压的大小无关,此区域被称为截至区。从二极管的正向与反向特性可以明显看出,二极管属于非线性电子器件,并且具有明显的单向导电性。
三、完整的二极管伏安特性曲线分析
二极管的完整伏安特性曲线如下图所示(为方便展示,图中横坐标和纵坐标在正半轴和负半轴的尺度有所不同)。

详细说明如下:

详细说明如下:
当二极管处于正向偏置状态时,若正向电压(VD)较低,电流几乎为零。但当VD升高到一定阈值(图中约为0.7伏)后,电流会迅速而急剧地增长,呈现出指数级上升趋势(通常达到毫安级别)。
在反向偏置状态下,反向饱和电流(IS)保持在一个很小的数值(微安级别),且不随反向偏置电压变化。然而,当反向偏置电压达到反向峰值电压(PIV)时,二极管会发生反向击穿现象,反向电流急剧增大。
上述伏安特性曲线可以用数学公式来描述,该公式被称为肖克利方程:


二极管特性曲线
其中,IS表示反向饱和电流,一般需要查阅二极管的数据手册才能得到,其典型值在10的-15次方到10的-13次方安培之间;
VD代表偏置电压,正向偏置时取正值,反向偏置时取负值;
n为理想因子,取值范围在1到2之间,通常取1;
VT是热电压,在常温环境下大约为26毫伏。
虽然肖克利方程提供了计算二极管电流的理论方法,但在实际应用中,由于实际测量得到的二极管伏安特性曲线与理论计算值之间存在一定差异,我们通常不直接使用该方程进行计算。相反,工程师们更多地依赖二极管数据手册中提供的实际数据和曲线来进行设计和分析。
四、温度对二极管伏安特性的影响
温度变化对二极管的伏安特性有显著影响:
当温度上升时,二极管的正向导通阈值电压会降低,同时反向偏置电流会增大,反向击穿电压也会相应提高。
相反,当温度下降时,正向导通阈值电压会升高,反向偏置电流减小,反向击穿电压降低。
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