當(dāng)在二極管的兩端施加電壓時,陽極側(cè)電壓較高,陰極側(cè)電壓較低,將流過正向電流(即從陽極到陰極的電流)。如果電壓增加,正向電流就會增加,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??臁?/p>
發(fā)生這種情況是因為二極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,幾乎沒有正向電流流動。在該區(qū)域中,電流相對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渡區(qū)域從 0.5 V 左右開始。不過,這個過渡區(qū)域很窄,當(dāng) V D 達(dá)到 0.7 V 時,二極管電流增加得如此之快,以至于非??臁U螂妷旱奈⑿∽兓瘯?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”)的某種瞬時轉(zhuǎn)變,則二極管的電氣行為不存在真正的“閾值”。
也就是說,二極管 I-V 特性的指數(shù)性質(zhì)導(dǎo)致電壓值與實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)出的兩個電壓,就好像它們是閾值一樣。
個閾值 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)我們討論實際電路而不是的科學(xué)細(xì)節(jié)時,我們可以說,典型的硅二極管在正向電壓超過 0.5 V 之前不允許電流流動。
第二個閾值 0.7 V 確定 I-V 曲線斜率變得極高的點;我們可以使用 0.7V 作為全導(dǎo)通硅二極管壓降的近似值,因為明顯高于 0.7V 的電壓將對應(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。他們沒有告訴我們當(dāng)二極管的正向電壓為 0.5 V 或 0.7 V 時,有多少正向電流流動。這是必要的,因為正向電壓和正向電流之間的數(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)烈影響相對于正向電壓流動的正向電流的量。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)系的另一個因素是溫度。與給定電流值對應(yīng)的電壓值隨著溫度降低而增加。換句話說,如果電路保持二極管電流為 15 mA,則二極管在 10°C 時的壓降將高于其在 20°C 時的壓降。
下圖將這種溫度依賴性描述為 I-V 曲線的水平移動。
每攝氏度,二極管的 I-V 曲線移動約 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)該施加電壓而流動的電流之間的關(guān)系。