二極管電流-電壓關(guān)系

當在二極管的兩端施加電壓時(shí)，陽(yáng)極側電壓較高，陰極側電壓較低，將流過(guò)正向電流（即從陽(yáng)極到陰極的電流）。如果電壓增加，正向電流就會(huì )增加，這樣，二極管就類(lèi)似于電阻器：電壓越大，電流越大。

然而，如果我們仔細觀(guān)察電流增加的方式，我們會(huì )發(fā)現二極管與電阻器有很大不同。如果我們向電阻器施加穩定增加的電壓，我們將獲得穩定增加的電流。另一方面，對于二極管，穩定增加的電壓將產(chǎn)生電流，該電流首先緩慢增加，然后更快，非�？�。

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)系是指數關(guān)系而不是線(xiàn)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電流-電壓特性。

正如您所看到的，當正向電壓低于 0.5 V 時(shí)，幾乎沒(méi)有正向電流流動(dòng)。在該區域中，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(guò)渡區域從 0.5 V 左右開(kāi)始。不過(guò)，這個(gè)過(guò)渡區域很窄，當 V D 達到 0.7 V 時(shí)，二極管電流增加得如此之快，以至于非�？�。正向電壓的微小變化會(huì )導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)系不是不連續的。這種關(guān)系是指數關(guān)系而不是線(xiàn)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“非導通”）到另一種狀態(tài)（例如“導通”）的某種瞬時(shí)轉變，則二極管的電氣行為不存在真正的“閾值”。

也就是說(shuō)，二極管 I-V 特性的指數性質(zhì)導致電壓值與實(shí)際工程工作中的閾值非常相似。因此，通�？梢苑奖愕赜懻搱D中標出的兩個(gè)電壓，就好像它們是閾值一樣。

個(gè)閾值 0.5V 確定從可忽略電流到不可忽略電流的轉變。因此，當我們討論實(shí)際電路而不是的科學(xué)細節時(shí)，我們可以說(shuō)，典型的硅二極管在正向電壓超過(guò) 0.5 V 之前不允許電流流動(dòng)。

第二個(gè)閾值 0.7 V 確定 I-V 曲線(xiàn)斜率變得極高的點(diǎn)；我們可以使用 0.7V 作為全導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 結二極管的一般 I-V 關(guān)系，但并未指示準確的電流值。他們沒(méi)有告訴我們當二極管的正向電壓為 0.5 V 或 0.7 V 時(shí)，有多少正向電流流動(dòng)。這是必要的，因為正向電壓和正向電流之間的數值關(guān)系取決于二極管的物理尺寸。給定的二極管。

更具體地，pn結的橫截面積強烈影響相對于正向電壓流動(dòng)的正向電流的量。因此，用于低功率應用的物理小型二極管在其正向電壓為 0.7 V 時(shí)可能具有 5 mA 的正向電流，而用于高功率應用的較大二極管在 V D = 時(shí)可能具有 I D = 500 mA 。 0.7V。

I-V 曲線(xiàn)的溫度依賴(lài)性

影響正向電壓和正向電流之間數值關(guān)系的另一個(gè)因素是溫度。與給定電流值對應的電壓值隨著(zhù)溫度降低而增加。換句話(huà)說(shuō)，如果電路保持二極管電流為 15 mA，則二極管在 10°C 時(shí)的壓降將高于其在 20°C 時(shí)的壓降。

下圖將這種溫度依賴(lài)性描述為 I-V 曲線(xiàn)的水平移動(dòng)。

每攝氏度，二極管的 I-V 曲線(xiàn)移動(dòng)約 2 mV。

結論

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該施加電壓而流動(dòng)的電流之間的關(guān)系。