導電特性
二極體最重要的特性就是單方嚮導電性。在電路中,電流只能從二極體的正極流入,負極流出。下面通過簡單的實驗說明二極體的正向特性和反向特性。
正向特性
在電子電路中,將二極體的正極接在高電位端,負極接在低電位端,二極體就會導通,這種連線方式,稱為正向偏置。必須說明,當加在二極體兩端的正向電壓很小時,二極體仍然不能導通,流過二極體的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數值(這一數值稱為“門坎電壓”,又稱“死區電壓”,鍺管約為0.1V,矽管約為0.5V)以後,二極體才能直正導通。導通後二極體兩端的電壓基本上保持不變(鍺管約為0.3V,矽管約為0.7V),稱為二極體的“正向壓降”。
反向特性
在電子電路中,二極體的正極接在低電位端,負極接在高電位端,此時二極體中幾乎沒有電流流過,此時二極體處於截止狀態,這種連線方式,稱為反向偏置。二極體處於反向偏置時,仍然會有微弱的反向電流流過二極體,稱為漏電流。當二極體兩端的反向電壓增大到某一數值,反向電流會急劇增大,二極體將失去單方嚮導電特性,這種狀態稱為二極體的擊穿。
工作原理
變容二極體(Varactor Diodes)為特殊二極體的一種。當外加順向偏壓時,有大量電流產生,PN(正負極)結的耗盡區變窄,電容變大,產生擴散電容效應;當外加反向偏壓時,則會產生過渡電容效應。但因加順向偏壓時會有漏電流的產生,所以在套用上均供給反向偏壓。
變容二極體也稱為壓控變容器,是根據所提供的電壓變化而改變結電容的半導體。也就是說,作為可變電容器,可以被套用於FM調諧器及TV調諧器等諧振電路和FM調製電路中。
其實我們可以把它看成一個PN結,我們想,如果在PN結上加一個反向電壓V(變容二極體是反向來用的),則N型半導體內的電子被引向正極,P型半導體內的空穴被引向負極,然後形成既沒有電子也沒有空穴的耗盡層,該耗盡層的寬度我們設為d,隨著反向電壓V的變化而變化。如此一來,反向電壓V增大,則耗盡層d變寬,二極體的電容量C就減少(根據C=kS/d),而反向電壓減小,則耗盡層寬d變窄,二極體的電容量變大。反向電壓V的改變引起耗盡層的變化,從而改變了壓控變容器的結容量C。達到了目的。
變容二極體是利用PN結之間電容可變的原理製成的半導體器件,在高頻調諧、通信等電路中作可變電容器使用。
變容二極體有玻璃外殼封裝(玻封)、塑膠封裝(塑封)、金屬外殼封裝(金封)和無引線表面封裝等多種封裝形式、如圖4-18所示。通常,中小功率的變容二極體採用玻封、塑封或表面封裝,而功率較大的變容二極體多採用金封。常用變容二極體參數。
其他信息
常用的國產變容二極體有2CC系列和2CB系列,下表為其主要參數。
反向擊穿
齊納擊穿
反向擊穿按機理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。在高摻雜濃度的情況下,因勢壘區寬度很小,反向電壓較大時,破壞了勢壘區內共價鍵結構,使價電子脫離共價鍵束縛,產生電子-空穴對,致使電流急劇增大,這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低,勢壘區寬度較寬,不容易產生齊納擊穿。
雪崩擊穿
另一種擊穿為雪崩擊穿。當反向電壓增加到較大數值時,外加電場使電子漂移速度加快,從而與共價鍵中的價電子相碰撞,把價電子撞出共價鍵,產生新的電子-空穴對。新產生的電子-空穴被電場加速後又撞出其它價電子,載流子雪崩式地增加,致使電流急劇增加,這種擊穿稱為雪崩擊穿。無論哪種擊穿,若對其電流不加限制,都可能造成PN結永久性損壞。