电路中电流增加很快,灯泡发光。随着电流增大,二极管VD两端电压维持在0.6~0.7V之间不再增加。由此可见,在正向偏置情况下,二极管表现出不同电压下具有不同的电阻值。为了准确描述这个物理现象,可以记录每个电压下对应的电流,从而描绘成曲线,可得到图(b)所示的二极管正向电流、电压关系特性在图(b)所示正向特性中,当正向电压较小时,正向电流几乎为零(曲线OA段),这时二极管并未真正导通,这一段所对应的电压称为二极管的死区电压或阈值电压,通常硅管约为0.5V,锗管约为0.2V。当正向电压大于死区电压后,正向电流迅速增加,这时二极管才真正导通,由图(b)可见,在A点以后曲线很陡,说明二极管两端电压几乎恒定,硅管约为0.6~0.7V,锗管约为0.2~0.3v。2.反向偏置与截止状态二极管阳极接低电位,阴极接高电位,连接电路如图(a)所示,这种连接称为二极管的反向偏置。此时调节串联在电路中的电阻大小发现,即使二极管两端反向电压较高时,电路中仍然几乎没有电流,灯泡不发光。当二极管两端反向电压到达足够大时(对于各种二极管该电压数值不同),二极管会突然导通,并造成二极管的长久损坏。同样可将反向偏置情况下的二极管电流与电压关系描绘成曲线。
二极管的反向饱和电流受温度影响很大。[4]一般硅管的反向电流比锗管小得多,小功率硅管的反向饱和电流在nA数量级,小功率锗管在μA数量级。温度升高时,半导体受热激发,少数载流子数目增加,反向饱和电流也随之增加。[4]二极管击穿特性外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热,则单向导电性不一定会被长久破坏,在撤除外加电压后,其性能仍可恢复,否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。[5]反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。在高掺杂浓度的情况下,因势垒区宽度很小,反向电压较大时,破坏了势垒区内共价键结构,使价电子脱离共价键束缚,产生电子-空穴对,致使电流急剧增大,这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度较低,势垒区宽度较宽,不容易产生齐纳击穿。[5]另一种击穿为雪崩击穿。当反向电压增加到较大数值时,外加电场使电子漂移速度加快,从而与共价键中的价电子相碰撞,把价电子撞出共价键,产生新的电子-空穴对。新产生的电子-空穴被电场加速后又撞出其它价电子。
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