晶體二極管也叫半導(dǎo)體二極管，簡稱二極管，因其有兩個電極而得名。二極管內(nèi)部有一個 PN 結(jié)，具有單向?qū)щ娦阅?，用途十分廣泛，是極其重要的電子元器件之一。二極管的種類很多。這次重點介紹常用二極管的結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)參數(shù)及其選擇和使用注意事項。

PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?/p>

大家知道，自然界的物體按導(dǎo)電能力不同分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。其中，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。在常溫、常壓下，不含任何雜質(zhì)的純凈半導(dǎo)體基本不導(dǎo)電。如果在純凈半導(dǎo)體(例如純凈硅、純凈鍺)內(nèi)有目的地?fù)饺肷倭科渌亍榛蜚?，使之成為雜質(zhì)半導(dǎo)體后，其導(dǎo)電能力將會大大提高。理論和實踐均證明，加入元素砷后的雜質(zhì)半導(dǎo)體會產(chǎn)生許多能自由運動的帶負(fù)電的自由電子，這種雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為電子型雜質(zhì)半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體;與此相反，加入元素銦后的雜質(zhì)半導(dǎo)體會產(chǎn)生許多能運動的帶正電的“空穴”——在一定意義上可理解為電子移走后留下的“空位”，這種雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為“空穴”型半導(dǎo)體或 P 型半導(dǎo)體。

圖5-1 PN 結(jié)的形成

若將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體相“結(jié)合”，如圖 5-1 所示，在它們的“緊密結(jié)合部分”便形成一個非常非常薄的特殊導(dǎo)電區(qū)域——稱 PN 結(jié)。PN 結(jié)最主要的電特性是單向?qū)щ娦裕粗辉试S電流從 P 型半導(dǎo)體流向 N 型半導(dǎo)體，而不允許電流從N型半導(dǎo)體流向P型半導(dǎo)體。

如果在PN結(jié)的外部接上電池，如圖5-2(a)所示。電路中將有較大的電流通過PN結(jié)，此時形成的電流稱為PN結(jié)的正向電流;如果將電池的極性倒過來，如圖 5-2(b)所示，電路中將沒有電流，或者只有極微弱的電流，此時所形成的弱電流稱為 PN 結(jié)的反向電流。

圖5-2 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

二極管的結(jié)構(gòu)及其伏安特性

如前所述，晶體二極管就是其內(nèi)部為一個PN結(jié)，外部有兩個電極的半導(dǎo)體器件。其中，從P型半導(dǎo)體引出的電極稱為正極(+)二極管，從N型半導(dǎo)體引出的電極稱為負(fù)極(?)。其電氣圖形符號為“

”，其中的箭頭表示從正極指向負(fù)極。

不難推知，晶體二極管將具有與PN結(jié)相似的電特性，這一點從它的伏安特性可以清楚地表現(xiàn)出來。所謂晶體二極管的伏安特性，是指施加在二極管電極兩端的電壓值與通過的電流值之間的關(guān)系。將圖5-2中的電池 E 換成電壓可調(diào)整的電源，可以方便地測出二極管的伏安特性曲線。普通鍺材料二極管(簡稱鍺管)和硅材料二極管(簡稱硅管)的伏安特性如圖5-3所示。

從圖5-3所示的二極管伏安特性曲線，可以看出二極管的導(dǎo)電特性有以下幾個特點。

圖5-3 二極管的伏安特性曲線

1.正向?qū)щ姇r存在死區(qū)電壓或閾值電壓UT(UT')

當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓低于UT(UT')時，通過二極管的正向電流很小，一般稱該電壓為死區(qū)電壓或閾值電壓。大量實驗證明，對于鍺管，UT≈0.1～0.3V;對于硅管，UT≈0.6～0.8V。

2.正向電阻很小且不是固定值

當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓超過UT(UT')時，其正向電流急劇增大。將加在二極管兩端的正向電壓值除以通過的電流值，稱為二極管的正向電阻值。由圖5-3不難看出，二極管的正向電阻值很小，而且不是一個固定值。

3.反向電壓低于其擊穿電壓UD(UD')時反向電流很小

當(dāng)二極管兩端加上反向電壓時，隨著反向電壓的增大，其反向電流基本不增加或增加很小，即其反向電阻很大，為幾十千歐或幾百千歐。當(dāng)反向電壓達到或超過UD(UD')時，反向電流突然劇烈增大，此種現(xiàn)象稱為二極管PN結(jié)的擊穿，即不再具有單向?qū)щ娦阅芰恕Ｒ虼?，UD(UD')被稱為反向擊穿電壓，簡稱擊穿電壓。二極管運用時，一般不能工作在反向擊穿狀態(tài)，以免損壞。另外，二極管的反向電流隨溫度的升高增加很快。

總之，二極管在正向電壓作用下，正向電阻很小，通過的正向電流較大;而在反向電壓作用下，反向電阻很大，通過的反向電流很小，這就是它的單向?qū)щ娦浴顬橹匾碾娞匦?。事實上?strong>二極管的大部分應(yīng)用，例如整流、檢波、穩(wěn)壓等都是利用它的這一特性。如果二極管的單向?qū)щ娦砸坏﹩适?，就意味著其損壞。因此，對二極管性能好壞的檢測，實質(zhì)就是檢測其單向?qū)щ娦缘拇嬖谂c否，具體方法就是用萬用表測量其正、反向電阻值。若其正、反向電阻值有明顯的差別，則其性能是好的;反之，若其正、反向電阻值差別很小或根本無差別，說明其性能很差或已損壞。