二极管的导电性能和区域工作特点

二极管是具有单向导通的双端子器件。有电子二极管和晶体二极管。最常见和最常用的是晶体二极管。二极管的单向导通特性几乎用于所有电子电路，在许多电路中起着重要作用。它是最早的半导体器件之一，其应用范围非常广泛。我们应该很清楚很多二极管特性，让我们逐步检查以下内容。
导电性能
2.1 好评
施加正向电压时，开始时正向电压很小（锗管小于0.1 V，硅管小于0.5 V），不足以克服PN结中电场的阻塞效应。此时，正向电流接近于零，该段称为死区。这种不打开二极管的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压时，PN接线盒中的电场被克服，换句话说，二极管是正向导导的，电流随着电压的增加而迅速上升。在正常使用中，二极管的端电压在导通时保持恒定，也称为二极管的正向电压。

2.2 差评
当施加的反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是由少数载流子漂移运动形成的反向电流。由于反向电流很小，二极管处于关断状态。这种反向电流也称为反向饱和电流或漏电流。由不同材料制成的二极管具有不同的反向电流。硅管约为1毫安到几十毫安，锗管可高达数百毫安。此外，反向电流受温度的影响很大。锗管的稳定性比硅管差。
2.3 反向击穿
当施加的反向电压超过一定值时，反向电流突然增加。这种现象称为电击穿。导致它的阈值电压称为二极管反向击穿电压。此外，二极管在电击穿期间会失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而过热，则单向导电性可能不会被永久破坏。电压恢复正常后，二极管可以正常工作，否则二极管损坏。因此，施加到二极管的反向电压不应超过技术参数表上标记的额定值。
实例分析
1）雪崩分解
随着PN结反向电压的增加，空间电荷区的电场增强。也就是说，通过空间电荷区的电子和空穴，电场获得的能量增加，晶体中运动的电子和空穴会不断与晶体原子碰撞。当电子和空穴的能量足够大时，通过这种碰撞，共价键中的电子可以被激发形成自由的电子-空穴对。这种现象称为撞击电离。新产生的电子和空穴在电场的作用下向相反方向移动，重新获得能量，并可以通过再次碰撞产生新的电子-空穴对。这是当前载波的乘法效应。当反向电压增加到一定值时，载流子的倍增就像陡峭的雪坡上的雪崩。载流子增加得越来越快，导致反向电流急剧增加，因此最后会发生雪崩击穿。
雪崩击穿主要发生在杂质浓度低的二极管中，需要相对较高的电压，此外，击穿电压与浓度成反比。
2）齐纳击穿
当施加较高的反向电压时，PN结的空间电荷区存在强电场，可以破坏共价键，分离被捕获的电子，使电子-空穴对形成大的反向电流。齐纳击穿所需的电场强度约为2*105V/cm，只有在杂质浓度特别大的PN结中才能实现。由于杂质浓度大，空间电荷区的电荷密度（即杂质离子）也很大。因此，空间电荷区域变窄，电场强度可以很高。因此齐纳击穿主要发生在杂质浓度较高的二极管中。如果掺杂浓度低，势垒区域较宽，齐纳击穿将很少发生。
大多数二极管的电流方向性通常称为“整流”。在二极管中，电流只允许沿单个方向通过（称为正向偏置）并反向切断（称为反向偏置）。因此，二极管可以被认为是电子止回阀。然而，实际上，二极管并没有表现出如此完美的开关方向性，而是复杂的非线性电子特征，这是由二极管的特定类型决定的。
二极管的电压和电流不是线性的，因此当不同的二极管并联时，应连接电阻。
频率特性
由于结电容的存在，当频率高到一定程度时，容抗太小，使PN结短路。在这种情况下，二极管将失去其单向导电性，无法工作。此外，PN结面积越大，结电容越大，在高频下越无法工作。

区域工作特点
1） 前向工作区
二极管是正向导通的，导通电流由外部电流决定，最大电流不超过二极管的最大正向工作电流，正向压降随电流逐渐增大，但变化不大。
2） 死区
二极管处于正偏置状态，其正向偏置电压小于其导通电压，因此二极管不能导通，正向电流为零。
3） 反向工作空间
当二极管处于反向工作状态时，其反向电流很小。通常，硅管为几uA到数十uA，二极管不导电。与正向工作区一起，该工作区反映了二极管的单向电导率，可用于整流和其他场合。
4） 反向击穿区
二极管也处于反向工作状态，但反向电压较大。尽管二极管的反向工作电流迅速增加，但反向工作电压基本保持不变。该特性可用于齐纳二极管。
V. V-I 曲线（伏安特性曲线）
金属导体，当温度没有明显变化时，其电阻是恒定的，因此其伏安特性曲线是一条穿过坐标原点的直线。具有这种伏安特性的电气元件称为线性元件，因为它们的温度可以决定电阻值。
欧姆定律是金属导体的实验定律。这个结论是否适用于其他导体还需要实验测试。实验表明，除金属外，欧姆定律也适用于电解质溶液，但不适用于气态导体（如荧光灯管、氖灯管中的气体）和半导体元件。也就是说，在这些情况下，电流与电压不成正比，这种电气元件称为非线性元件。
施加在PN结上的电压与流过二极管的电流之间的关系称为伏安特性曲线，如图所示：

u 》 0 称为正属性
u 《 0 称为反向属性
注意：二极管的管压降：硅二极管（不发光型）的正向压降为0.7V，霓虹灯管为0.3V。LED的正向管压降随不同的发光颜色而变化。主要颜色的三个参考值如下：红色LED的压降为2.0-2.2V，黄色LED为1.8-2.0V，绿色LED为3.0-3.2V。发光时的额定电流约为20mA。

反向击穿
当反向电压超过一定值U（BR）时，反向电流急剧增加，称为反向击穿。
势垒电容
相当于耗尽层宽度变化的电容器称为势垒电容Cb。
变容二极管
当PN结以反向电压施加时，Cb随着U的变化而显着变化。据此，可以制造各种变容二极管。
少数族裔航空公司
处于稳定状态的PN结的少数称为少数载流子。
非平衡少数载体
当PN结处于正向偏置状态时，从P区扩散到N区的空穴和从N区扩散到P区的自由电子称为非平衡少数载流子。
扩散电容
电荷在扩散区的积累和释放过程与电容器的充放电过程相同。这种效应称为扩散电容。