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二極管的反向偏置接法解析

2017年11月29日 15:55 網(wǎng)絡(luò)整理 作者: 用戶評論(0
關(guān)鍵字:二極管(159226)

  什么是反向偏置

  與正向偏置相比,交換電源的正、負極位置,即P區(qū)接電源負極,N區(qū)接電源正極,就構(gòu)成了PN結(jié)的反向偏置。

  在一些二極管的重要應用中,器件常常要在高阻和低阻兩種狀態(tài)之間高速交替變化。在這些應用中,電路中的某些電壓波形呈現(xiàn)脈沖形式,即在高電平(通常為5v)和低電平(通常為0V)之間變化的方波,這些高低電壓信號的轉(zhuǎn)換頻率是很高的,使得二極管在“開”與“關(guān)”兩種狀態(tài)之間高速轉(zhuǎn)換。一個電阻和一個硅二極管相連時,當電源電壓從0V和5v交替變化時,電阻兩端的電流也在交替變化。當e (z)=5v時,二極管處于正向偏置狀態(tài),處于導通狀態(tài),釘電流流過電阻,電阻兩端電壓等于5-0.7=4.3v。當e(j)=0V時.二極管處于高阻狀態(tài),也就是截止狀態(tài);因為沒有電流流過電阻,電阻兩端電壓等于零。這種模式非常類似于整流器的作用.這就是數(shù)字電路中的兩種極端狀態(tài)——高電平和低電平。換句話說,就是設(shè)想所合電壓值都是這兩種狀態(tài)中的一個。因為二極管在這些電路中的作用就是在不同電壓水平下導通或截止,因而這一應用也稱為開關(guān)電路。

二極管的反向偏置接法解析

  典型的二極管開關(guān)電路包括兩個或多個二極管,每—個二極管與一個獨立的電壓源相連。要正確理解開關(guān)電路的操作過程,就首先要確定每一個二極管是由哪一個電壓源決定的,哪個處于導通狀態(tài),哪個處于截止狀態(tài)。正確辨別處于哪種狀態(tài)的關(guān)鍵是:如果二極管的陽極相較于陰極電位是正的,它就處于正向偏置狀態(tài),也就是說當二極管的陽極電位(相對于地)比陰極(相對于地)電位高,它就處于正向偏置狀態(tài)。當然,也可以說成二極管的陰極電位(相對于地)比陽極(相對于地)電位低。相反,如果想讓二極管處于反向偏置狀態(tài),就讓二極管的陽極相較于陰極電位是負的,也相當于二極管的陰極相較于陽極是正的。

  原理

  PN結(jié)反向偏置時,外加電場與空間電荷區(qū)的內(nèi)電場方向一致,同樣會導致擴散與漂移運動平衡狀態(tài)的破壞。外加電場驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的空穴和自由電子移走,使空間電荷區(qū)變寬,內(nèi)電場增強,造成多數(shù)載流子擴散運動難于進行,同時加強了少數(shù)載流子的漂移運動,形成由N區(qū)流向P區(qū)的反向電流。但由于常溫下少數(shù)載流子恒定且數(shù)量不多,故反向電流極小。電流小說明PN結(jié)的反向電阻很高,通常可以認為反向偏置的PN結(jié)不導電,基本上處于截止狀態(tài),這種情況在電子技術(shù)中稱為PN結(jié)的反向阻斷。當外加的反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時,反向電流幾乎不隨外加電壓的變化而變化。這是因為反向電流是由少子漂移形成的,在熱激發(fā)下,少子數(shù)量增多,PN結(jié)反向電流增大。換句話說,只要溫度不發(fā)生變化,少數(shù)載流子的濃度就不變,即使反向電壓在允許的范圍內(nèi)增加再多,也無法使少子的數(shù)量增加,反向電流趨于恒定,因此反向電流又稱為反向飽和電流。值得注意的是,反向電流是造成電路噪聲的主要原因之一,因此,在設(shè)計電路時,必須考慮溫度補償問題。

二極管的反向偏置接法解析

  二極管的反向性

  外加反向電壓不超過一定范圍時,通過二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運動所形成反向電流。由于反向電流很小,二極管處于截止狀態(tài)。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溫度影響很大。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(shù)量級,小功率鍺管在μA數(shù)量級。溫度升高時,半導體受熱激發(fā),少數(shù)載流子數(shù)目增加,反向飽和電流也隨之增加。

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( 發(fā)表人:鄧家樂 )

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