晶體二極管的伏安特性曲線及其基本應(yīng)用電路分析

晶體二極管（crystaldiode）固態(tài)電子器件中的半導(dǎo)體兩端器件。這些器件主要的特征是具有非線性的電流-電壓特性。此后隨著半導(dǎo)體材料和工藝技術(shù)的發(fā)展，利用不同的半導(dǎo)體材料、摻雜分布、幾何結(jié)構(gòu)，研制出結(jié)構(gòu)種類繁多、功能用途各異的多種晶體二極管。制造材料有鍺、硅及化合物半導(dǎo)體。晶體二極管可用來產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信號(hào)和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換等。

晶體二極管的產(chǎn)品特性

二極管最主要的特性是單向?qū)щ娦?，其伏安特性曲線。

二極管伏安特性曲線當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓（P為正、N為負(fù)）很小時(shí)（鍺管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不導(dǎo)通，處于“截止”狀態(tài)，當(dāng)正向電壓超過一定數(shù)值后，管子才導(dǎo)通，電壓再稍微增大，電流急劇暗加（見曲線I段）。不同材料的二極管，起始電壓不同，硅管為0.5-0.7伏左右，鍺管為0.1-0.3左右。

⒈正向特性

⒉反向特性

二極管兩端加上反向電壓時(shí)，反向電流很小，當(dāng)反向電壓逐漸增加時(shí)，反向電流基本保持不變，這時(shí)的電流稱為**反向飽和電流（見曲線Ⅱ段）。不同材料的二極管，反向電流大小不同，硅管約為1微安到幾十微安，鍺管則可高達(dá)數(shù)百微安，另外，反向電流受溫度變化的影響很大，鍺管的穩(wěn)定性比硅管差。

⒊擊穿特性

當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。這時(shí)的反向電壓稱為反向擊穿電壓，不同結(jié)構(gòu)、工藝和材料制成的管子，其反向擊穿電壓值差異很大，可由1伏到幾百伏，甚至高達(dá)數(shù)千伏。

⒋頻率特性

由于結(jié)電容的存在，當(dāng)頻率高到某一程度時(shí)，容抗小到使PN結(jié)短路。導(dǎo)致二極管失去單向?qū)щ娦裕荒芄ぷ?，PN結(jié)面積越大，結(jié)電容也越大，越不能在高頻情況下工作。

晶體二極管及其基本應(yīng)用

應(yīng)用實(shí)例1：半導(dǎo)體變流技術(shù)

變流技術(shù)是一種電力變換的技術(shù)。通常所說的“變流”是指“交流電變直流電，直流電變交流電”。例如，常見的充電器，就使用了交流電變直流電的變流技術(shù)。

圖5-3所示是三相半波不可控整流電路，任何時(shí)刻只有瞬時(shí)陽極電壓最高的一相管導(dǎo)通，按電源的相序，每管輪流導(dǎo)通120°。

應(yīng)用實(shí)例2：開關(guān)電源

開關(guān)電源中的應(yīng)用電路如圖5-4所示，VT1和開關(guān)變壓器組成間歇振蕩器，充電器加電后，220V市電經(jīng)VD1半波整流后在VT1的C極上形成一個(gè)300V左右的直流電壓，經(jīng)過變壓器初級(jí)加到VT1的C極，同時(shí)該電壓還經(jīng)啟動(dòng)電阻R2為VT1的B極提供一個(gè)偏置電壓。由于正反饋?zhàn)饔茫琕T1的Ic迅速上升而飽和，在VT，進(jìn)入飽和期間，開關(guān)變壓器次級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使VD2導(dǎo)通，向負(fù)載輸出一個(gè)約9V左右的直流電壓。開關(guān)變壓器的反饋繞組產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖經(jīng)VD3整流、C2濾波后產(chǎn)生一個(gè)與振蕩脈沖個(gè)數(shù)呈正比的直流電壓。

此電壓若超過穩(wěn)壓管VD2的穩(wěn)壓值，VD2便導(dǎo)通，此負(fù)極性整流電壓便加在VT1的B極，使其迅速截止。VT1的截止時(shí)間與其輸出電壓呈反比。VD2的導(dǎo)通/截止直接受電網(wǎng)電壓和負(fù)載的影響，電網(wǎng)電壓越低或負(fù)載電流越大，VD2的導(dǎo)通時(shí)間越短，VT1的導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)；反之，電網(wǎng)電壓越高或負(fù)載電流越小，VD3的整流電壓越高，VT1的導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，VT1的導(dǎo)通時(shí)間越短。

應(yīng)用實(shí)例3：雙向電力電子開關(guān)

雙向電力電子開關(guān)應(yīng)用電路如圖5-5所示，在斬控式交流調(diào)壓電路中電力電子開關(guān)必須滿足：開關(guān)是全控的，可以控制導(dǎo)通也可以控制關(guān)斷，所以必須采用全控型器件。電力電子開關(guān)必須是雙向?qū)щ姷?，因此單個(gè)器件是無法滿足要求的，必須用多個(gè)器件組合而成。開關(guān)頻率較高，一般都在90kHz以上。

只用了一個(gè)可控元件，同時(shí)由4個(gè)二極管組成橋式連接，使得無論外電路電流方向如何 總是流入晶體管的集電極。