二極管電流-電壓關(guān)系
當(dāng)在二極管的兩端施加電壓時(shí)，陽(yáng)極側(cè)電壓較高，陰極側(cè)電壓較低，將流過(guò)正向電流（即從陽(yáng)極到陰極的電流）。如果電壓增加，正向電流就會(huì)增加，這樣，二極管就類似于電阻器：電壓越大，電流越大。
然而，如果我們仔細(xì)觀察電流增加的方式，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)二極管與電阻器有很大不同。如果我們向電阻器施加穩(wěn)定增加的電壓，我們將獲得穩(wěn)定增加的電流。另一方面，對(duì)于二極管，穩(wěn)定增加的電壓將產(chǎn)生電流，該電流首先緩慢增加，然后更快，非常快。
發(fā)生這種情況是因?yàn)槎䴓O管的正向電壓與其正向電流之間的關(guān)系是指數(shù)關(guān)系而不是線性關(guān)系。
下面的二極管電流 (I D ) 與二極管電壓 (V D ) 關(guān)系圖描繪了典型硅二極管的指數(shù)電流-電壓特性。
正如您所看到的，當(dāng)正向電壓低于 0.5 V 時(shí)，幾乎沒(méi)有正向電流流動(dòng)。在該區(qū)域中，電流相對(duì)于電壓的增加緩慢增加。
電壓變化率和電流變化率更具可比性的過(guò)渡區(qū)域從 0.5 V 左右開始。不過(guò)，這個(gè)過(guò)渡區(qū)域很窄，當(dāng) V D 達(dá)到 0.7 V 時(shí)，二極管電流增加得如此之快，以至于非常快。正向電壓的微小變化會(huì)導(dǎo)致正向電流的較大變化。
正向電壓“閾值”
如上圖所示，二極管的電流和電壓之間的關(guān)系不是不連續(xù)的。這種關(guān)系是指數(shù)關(guān)系而不是線性關(guān)系，但電流仍然從零平滑地增加到大值。因此，如果我們將“閾值”解釋為從一種狀態(tài)（例如“非導(dǎo)通”）到另一種狀態(tài)（例如“導(dǎo)通”）的某種瞬時(shí)轉(zhuǎn)變，則二極管的電氣行為不存在真正的“閾值”。
也就是說(shuō)，二極管 I-V 特性的指數(shù)性質(zhì)導(dǎo)致電壓值與實(shí)際工程工作中的閾值非常相似。因此，通常可以方便地討論圖中標(biāo)出的兩個(gè)電壓，就好像它們是閾值一樣。
個(gè)閾值 0.5V 確定從可忽略電流到不可忽略電流的轉(zhuǎn)變。因此，當(dāng)我們討論實(shí)際電路而不是的科學(xué)細(xì)節(jié)時(shí)，我們可以說(shuō)，典型的硅二極管在正向電壓超過(guò) 0.5 V 之前不允許電流流動(dòng)。
第二個(gè)閾值 0.7 V 確定 I-V 曲線斜率變得極高的點(diǎn)；我們可以使用 0.7V 作為全導(dǎo)通硅二極管壓降的近似值，因?yàn)槊黠@高于 0.7V 的電壓將對(duì)應(yīng)異常大的電流。
低功率二極管與高功率二極管
上圖顯示了硅 pn 結(jié)二極管的一般 I-V 關(guān)系，但并未指示準(zhǔn)確的電流值。他們沒(méi)有告訴我們當(dāng)二極管的正向電壓為 0.5 V 或 0.7 V 時(shí)，有多少正向電流流動(dòng)。這是必要的，因?yàn)檎螂妷汉驼螂娏髦g的數(shù)值關(guān)系取決于二極管的物理尺寸。給定的二極管。
更具體地，pn結(jié)的橫截面積強(qiáng)烈影響相對(duì)于正向電壓流動(dòng)的正向電流的量。因此，用于低功率應(yīng)用的物理小型二極管在其正向電壓為 0.7 V 時(shí)可能具有 5 mA 的正向電流，而用于高功率應(yīng)用的較大二極管在 V D = 時(shí)可能具有 I D = 500 mA 。 0.7V。
I-V 曲線的溫度依賴性
影響正向電壓和正向電流之間數(shù)值關(guān)系的另一個(gè)因素是溫度。與給定電流值對(duì)應(yīng)的電壓值隨著溫度降低而增加。換句話說(shuō)，如果電路保持二極管電流為 15 mA，則二極管在 10°C 時(shí)的壓降將高于其在 20°C 時(shí)的壓降。
下圖將這種溫度依賴性描述為 I-V 曲線的水平移動(dòng)。
每攝氏度，二極管的 I-V 曲線移動(dòng)約 2 mV。
結(jié)論
我希望本文能夠幫助您了解施加到二極管的正向偏置電壓與響應(yīng)該施加電壓而流動(dòng)的電流之間的關(guān)系。 |
