1.4.2 半导体二极管

半导体二极管简称二极管，是一种非线性半导体器件，它具有单向导电特性，广泛用于整流、稳压、检波、限幅等场合。

1. 二极管的结构

半导体二极管是由一个PN结加上管壳封装而成的，从P端引出的一个电极称为阳极，从N端引出另一个电极称为阴极。二极管的实物外形如图1.23所示。

2. 二极管的类型

按制造二极管的材料分类，有硅二极管和锗二极管。按用途来分类，有整流二极管、开关二极管、稳压二极管等。按结构来分类，主要有点接触型和面接触二极管。

点接触型二极管的PN结面积小，结电容也小，因而不允许通过较大的电流，但可在高频率下工作；而面接触型的二极管由于PN结面积大，可以通过较大的电流，但只在较低频率下工作。二极管的内部结构及符号如图1.24所示。

3. 二极管的特性

流过二极管的电流与其两端电压之间的关系曲线称为二极管的伏安特性，如图1.25所示。伏安特性表明二极管具有单向导电特性。

（1）正向特性。当加在二极管两端的正向电压数值较小时，由于外电场不足以克服内电场，故多数载流子扩散运动不能进行，正向电流几乎为零，二极管不导通，把对应的这部分区域称为“死区”。死区电压的大小与材料的类型有关，一般硅二极管为0.5V左右；锗二极管为0.1V左右。

当正向电压大于死区电压时，外电场削弱了内电场，帮助多数载流子扩散运动，正向电流增大，二极管导通，这时正向电压稍有增大，电流会迅速增加，电压与电流的关系呈现指数关系。图1.23中曲线显示，管子正向导通后其管压降很小（硅管为0.6～0.7 V，锗管为0.2～0.3V），相当于开关闭合。

（2）反向特性。当二极管加反向电压时，外电场作用增强了内电场对多数载流子扩散运动的阻碍作用，扩散运动很难进行，只有少数载流子在这两个电场的作用下通过PN结，形成很小的反向电流。由于少数载流子的数目很少，即使增加反向电压，反向电流仍基本保持不变，称此电流为反向饱和电流。所以如果给二极管加反向电压，二极管将接近于截止状态，这时相当于开关断开。

（3）反向击穿特性。如果继续增加反向电压，当超过UB时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。UB为反向击穿电压。反向击穿后，如果不对反向电流的数值加以限制，将会烧坏二极管，所以普通二极管不允许工作在反向击穿区。

4. 二极管的参数

为了正确、合理地使用二极管，必须了解二极管的指标参数。

（1）最大整流电流IF。最大整流电流是指二极管长期工作时，允许通过管子的最大正向平均电流。因为电流通过PN结要引起管子发热，电流太大，发热量超过限度，就会使PN结烧坏。

（2）最高反向工作电压URM。指允许加在二极管上的反向电压的最大值。一般手册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半，以确保管子安全工作。

（3）反向电流IR。指在室温下，二极管两端加上规定反向电压时的反向电流。其数值越小，说明二极管的单向导电性越好。硅材料二极管的反向电流比锗材料二极管的反向电流要小。另外，二极管受温度的影响较大，当温度增加时，反向电流会急剧增加，在使用时需要加以注意。

表1.6、表1.7、表1.8、表1.9列出了2 AP、2 CZ、国外1 N系列中2 AP1～2 AP10型号二极管的主要参数。