如果在PN結兩端施加反向偏置電壓,該耗盡區將擴大,進一步抵抗通過它的電流(下圖):
圖:耗盡層隨著反向偏置而擴大
反向偏置操作
由于耗盡區擴大,反向偏置二極管可防止電流通過實際上,極少量的電流可以并且確實通過反向偏置二極管,稱為漏電流,但在大多數情況下可以忽略。
二極管承受反向偏置電壓的能力是有限的,就像任何絕緣體一樣。如果施加的反向偏置電壓變得太大,二極管將經歷稱為擊穿的情況(下圖),這通常是破壞性的。
圖:二極管曲線:顯示0.7V硅正向偏壓和反向擊穿時的拐點。
二極管的最大反向偏置電壓額定值稱為峰值反向電壓(PIV),可從制造商處獲得與正向電壓一樣,二極管的為峰值反向電壓(PIV)額定值隨溫度而變化,但為峰值反向電壓(PIV)隨溫度升高而增加,并隨著二極管變冷而降低——與正向電壓的值正好相反。
二極管I/V特性
如上所述,二極管的操作也可以通過稱為“特性曲線”的特殊圖形來描述。該圖顯示了與器件不同端子相關的實際電流和電壓之間的關系。了解這些圖表有助于了解器件的操作方式。
對于二極管,特性曲線稱為I/V特性,因為它顯示了陽極和陰極之間施加的電壓與流經二極管的電流之間的關系。典型的I/V特性如圖2.0.7所示。
圖2.0.7:典型的二極管I/V特性
圖形的軸顯示正值和負值,因此在中心相交。對于電流(Y軸)和電壓(X軸),交點的值都為零。+I和+V軸(圖表的右上角區域)顯示了在初始零電流區域之后電流急劇上升。
這是陽極為正,陰極為負時二極管的正向偏置。最初沒有電流流動,直到施加的電壓超過正向結電位。此后,電流以近似指數方式急劇上升。
-V和-I軸顯示反向偏置條件(圖形的左下方區域)。在這里可以看出,隨著反向電壓的增加,一個非常小的漏電流增加。然而,一旦達到反向擊穿電壓,反向電流(-I)就會急劇增加。
通常,通用“整流器”二極管的為峰值反向電壓(PIV)額定值在室溫下至少為50V具有數千V為峰值反向電壓(PIV)額定值的二極管以適中的價格提供。
圖2.0.6:二極管反向偏置
當二極管反向偏置時(陽極接負電壓,陰極接正電壓),如圖2.0.6所示,正空穴被吸引向陽極上的負電壓并遠離結。同樣,負電子從結處被吸引到施加到陰極的正電壓上。
隨著耗盡層變寬,這種作用在沒有任何電荷載流子(正空穴或負電子)的結處留下更大的區域。
由于結區現在耗盡了電荷載流子,它充當絕緣體,并且隨著以相反極性施加更高的電壓,隨著更多電荷載流子遠離結,耗盡層變得更寬。二極管不會在施加反向電壓(反向偏置)時導通,在硅二極管中通常小于25nA。
但是,如果施加的電壓達到稱為“反向擊穿電壓”(VRRM)的值,則反向電流會急劇增加到一定程度,如果電流不受某種方式的限制,二極管將被損壞。
審核編輯:劉清
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原文標題:書摘:二極管反向偏置
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