晶体二极管的伏安特性曲线及其基本应用电路分析

晶体二极管（crystaldiode）固态电子器件中的半导体两端器件。这些器件主要的特征是具有非线性的电流-电压特性。此后随着半导体材料和工艺技术的发展，利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，研制出结构种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极管。制造材料有锗、硅及化合物半导体。晶体二极管可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换等。

晶体二极管的产品特性

二极管最主要的特性是单向导电性，其伏安特性曲线。

二极管伏安特性曲线当加在二极管两端的正向电压（P为正、N为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通，处于“截止”状态，当正向电压超过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线I段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-0.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。

⒈正向特性

⒉反向特性

二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为**反向饱和电流（见曲线Ⅱ段）。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。

⒊击穿特性

当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。

⒋频率特性

由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使PN结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，PN结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。

晶体二极管及其基本应用

应用实例1：半导体变流技术

变流技术是一种电力变换的技术。通常所说的“变流”是指“交流电变直流电，直流电变交流电”。例如，常见的充电器，就使用了交流电变直流电的变流技术。

图5-3所示是三相半波不可控整流电路，任何时刻只有瞬时阳极电压最高的一相管导通，按电源的相序，每管轮流导通120°。

应用实例2：开关电源

开关电源中的应用电路如图5-4所示，VT1和开关变压器组成间歇振荡器，充电器加电后，220V市电经VD1半波整流后在VT1的C极上形成一个300V左右的直流电压，经过变压器初级加到VT1的C极，同时该电压还经启动电阻R2为VT1的B极提供一个偏置电压。由于正反馈作用，VT1的Ic迅速上升而饱和，在VT，进入饱和期间，开关变压器次级绕组产生的感应电压使VD2导通，向负载输出一个约9V左右的直流电压。开关变压器的反馈绕组产生的感应脉冲经VD3整流、C2滤波后产生一个与振荡脉冲个数呈正比的直流电压。

此电压若超过稳压管VD2的稳压值，VD2便导通，此负极性整流电压便加在VT1的B极，使其迅速截止。VT1的截止时间与其输出电压呈反比。VD2的导通/截止直接受电网电压和负载的影响，电网电压越低或负载电流越大，VD2的导通时间越短，VT1的导通时间越长；反之，电网电压越高或负载电流越小，VD3的整流电压越高，VT1的导通时间越长，VT1的导通时间越短。

应用实例3：双向电力电子开关

双向电力电子开关应用电路如图5-5所示，在斩控式交流调压电路中电力电子开关必须满足：开关是全控的，可以控制导通也可以控制关断，所以必须采用全控型器件。电力电子开关必须是双向导电的，因此单个器件是无法满足要求的，必须用多个器件组合而成。开关频率较高，一般都在90kHz以上。

只用了一个可控元件，同时由4个二极管组成桥式连接，使得无论外电路电流方向如何 总是流入晶体管的集电极。