1. 二极管饱和
二极管的反向电流很小,常常称为截止电流。由于理想二极管的反向电流,例如不存在漏电流的Ge二极管的反向电流,该电流是少子的扩散电流,与反向电压无关,即是所谓“饱和”的(不随电压而改变),所以又称为反向饱和电流。
因为反向电流本质是外加反向电场后,外加电场Vs内部自建电场的过程,漂移运动大于扩散运动形成漂移电流,造成有N到P的电流,这个电流就是反向电流,只不过温度不变时,这个漂移电流是恒定的,所以称为反向饱和电流,但是,温度升高后,粒子的运动会加剧,当然对应的电流就会增大啊。
2. 二极管饱和状态特点
二极管的特性主要分为以下几大类:1.正向性 2.反向性 3.反向击穿
1.正向性
外加正向电压时,在正向特性的起始部分,正向电压很小,不足以克服PN结内电场的阻挡作用,正向电流几乎为零,这一段称为死区。
这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后,PN结内电场被克服,二极管正向导通,电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变,这个电压称为二极管的正向电压。
2.反向性
外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流,二极管的反向饱和电流受温度影响很大。
3.反向击穿
反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。
在高掺杂浓度的情况下,因势垒区宽度很小,反向电压较大时,破坏了势垒区内共价键结构,使价电子脱离共价键束缚,产生电子-空穴对,致使电流急剧增大,这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度较低,势垒区宽度较宽,不容易产生齐纳击穿。
另一种击穿为雪崩击穿。当反向电压增加到较大数值时,外加电场使电子漂移速度加快,从而与共价键中的价电子相碰撞,把价电子撞出共价键,产生新的电子-空穴对。
新产生的电子-空穴被电场加速后又撞出其它价电子,载流子雪崩式地增加,致使电流急剧增加,这种击穿称为雪崩击穿。无论哪种击穿,若对其电流不加限制,都可能造成PN结永久性损坏。
3. 二极管饱和状态发射结
二极管导通状态及其截止状态的工作原理,
要了解二极管的截止状态,首先,需要清楚的认知二极管的P区和N区,外观上区分时,有一圈白色或黑色圆圈一端的是N区,另一端是P区;管脚短的是N区,长的是P区。在二极管P区接电源正极,N区接电源负极,此为正偏,因为二极管正常工作时导通的电流方向是由P区流向N区,阻挡层变薄,电荷很容易通过,那么我们可以粗略的认为正偏时候的二极管是一个导体。二极管处于导通状态。
倘若将P区接电源负极,N区接电源正极,此时的电流方向由N区流向P区,此状态称为反偏,反偏使阻挡层变厚,只能通过很小的漏电流,粗略的认为反偏时的二极管是绝缘体。二极管处于截止状态。
二极管正偏时导通,反偏时截止。另外硅管导通电压是0.7V,锗管导通电压是0.3V。当电源电压低于导通电压时,即便接成正偏,那么二极管也处于截止状态。
阳极反应电对的电位比如锌和铜组成原电池阳极反应Cu2+ +2e =Cu,阳极电位就是Cu/Cu2+,具体的值是需要查表的。阴极的电极电位。它随流过电极的电流密度而变化,电流密度增大,阴极电位向负方向移动。
当二极管的阳极电位高于阴极电位,称为给二极管加正向电压。当二极管承受正向电压很低时,二极管呈现出一个大电阻,好像有一个门槛。硅管的门槛电压(又称为死区电压)约为0.5 V,锗管的死区电压约为0.1 V。
这种电位的高低容易对二极管的截止状态产生影响。所谓截止状态就是发射结和集电极都是反偏的状态,输出电流当然很小;这是一种”关”态。在共基极组态中,该很小的输出电流也就是集电结的反向饱和电流Ibco;而在共发射极组态中,该很小的输出电流是E、C电极之间的所谓穿透电流Ieco。
当二极管正偏导通时,两端的管压降并不为0。对硅材料的二极管来说,管压降约为0.7V左右,而锗材料的约为0.3V左右。因此要比较准确的计算出电压值,还应将二极导通的管压降考虑进去。
而对于二极管反偏截止时,由于反向电阻极大,可以认为其中流过的电流为0
4. 二极管饱和状态电压
二极管的反向饱和电流是由半导体材料中少数载流子的浓度决定的,当反向电压超过零点几伏后,少数载流子全部参与了导电,此时增大反向电压,二极管电流基本不变;而当温度升高时,本征激发产生的少数载流子浓度会显著增大,二极管的反向饱和电流随之增大
5. 二极管饱和状态
三极管的静态工作点是指放大电路中,静态工作点就是交流输入信号为零时,电路就处于直流工作状态,这些电流、电压的数值可以在BJT特性曲线上表示,这个点习惯上称为静态工作点Q 。
如果想三极管工作在放大状态,那就必须设置静态工作点。这个点一般选在适中的IC,如果小了容易出现小信号失真,大了就出现饱和失真。所以,选在1/2ICM左右相对比较合适。设置静态工作点的原理是改变基极偏置电阻的数值,要实际调试才能确定。先用可调电阻调试好,根据可调电阻的数值,再用一个固定的电阻代替即可。
6. 二极管饱和条件
1、正向性
外加正向电压时,在正向特性的起始部分,正向电压很小,不足以克服PN结内电场的阻挡作用,正向电流几乎为零,这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后,PN结内电场被克服,二极管正向导通,电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变,这个电压称为二极管的正向电压。当二极管两端的正向电压超过一定数值,内电场很快被削弱,特性电流迅速增长,二极管正向导通。
2、反向性
外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流,二极管的反向饱和电流受温度影响很大。一般硅管的反向电流比锗管小得多,小功率硅管的反向饱和电流在nA数量级,小功率锗管在μA数量级。温度升高时,半导体受热激发,少数载流子数目增加,反向饱和电流也随之增加。
7. 二极管饱和电流
二极管的型号,规格繁多,其正向电流也差别很大,从几个毫安到几百安的都有。常用的小功率二极管的电流在1A左右。