二极管特性曲线

二极管伏安特性曲线

1、在U<0时,二极管处于反向截止状态,当反向的电压不是很大时,通过二极管的电流很小,叫做反向饱和电流。超过反向的电压阈值,二极管即发生击穿,流过二极管的电流增大。这个击穿可能是雪崩击穿可能是齐纳击穿,与PN结的掺杂浓度和制造工艺有关。一般来说,齐纳击穿的电压小于雪崩击穿。

2、在U>0且小于导通电压Uon时,通过二极管的电流很小,可以忽略成0。

3、U>Uon后,二极管电流随着其两端的电压升高而升高,且斜率越来越大。

二极管的伏安特性曲线有如下的表达式:

Id为流过二极管的正向电流,Ud为二极管的电压,UT为固定值,在常温下取26mV,Is为反向饱和电流。

利用matlab画出二极管的伏安特性曲线:

%% 画出二极管伏安特性曲线
%%Id = Is*(e^(Ud/Ut)-1)
%%参考这个二极管:1N41481
% https://www.cnblogs.com/initcircuit/p/10894211.html

Is = 25*10^(-9);
Ud = -0.1:0.001:0.5;
Ut = 26*10^(-3);
Id = Is*(exp(Ud/Ut)-1);
plot(Ud,Id)

知道这个方程之后可以计算出三极管b和e之间的交流阻抗rd,也称动态电阻。

求导:

d(Id)/d(Ud) = Is*(1/Ut)*e^(Ud/Ut),约等于Id/Ut。

rd(Id0) = 0.026/Id 欧姆。

温度升高:反向饱和电流增加,正向导通压降下降。特性曲线向左下方移动。

<think>好的,用户想了解二极管的IV特性曲线及其含义,需要详细的图解和原理解释。首先,我需要回忆二极管的基本结构,PN结的形成是关键,然后结合IV特性曲线的三个主要部分:正向导通、反向截止和反向击穿。 根据引用[1],二极管的结构是PN结,特性分为三个区域。正向导通时,压超过阈值后流迅速增大,这个阈值一般是硅管0.7V,锗管0.3V。反向截止区流很小,接近零,但压过高会导致击穿。引用[2]提到静态和动态阻的区别,这可能在解释曲线斜率时有用,动态阻是曲线斜率的倒数,正向导通后动态阻降低。 接下来,需要将这三个区域用文字描述清楚,并解释每个区域的物理原理。比如,正向导通是因为外加压削弱了内建场,载流子扩散形成流;反向截止是因为场增强,阻碍扩散,仅有微小漂移流;击穿则是齐纳或雪崩效应导致流激增。 还要注意用户提到的图解,虽然无法直接画图,但可以用文字描述曲线形状,并用LaTeX公式辅助,比如阈值压的表达式,反向饱和流公式等。引用[4]中关于MOSFET的通道形成可能不相关,但引用[3]的三相流例子也不太相关,所以主要参考前两个引用。 最后,生成相关问题时需要考虑用户可能进一步想知道的内容,如温度影响、不同材料差异、动态阻的应用等,确保问题覆盖用户潜在需求。需要检查LaTeX格式是否正确,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,并正确标注引用。</think>### 二极管的IV特性曲线图解及原理 二极管的IV特性曲线描述了其两端压与流的关系,是理解二极管工作原理的核心工具[^1]。以下是具体分析: --- #### **1. 正向导通区** - **曲线特征**:当正向压 $V > V_{\text{th}}$(阈值压,硅管约$0.7\ \text{V}$,锗管约$0.3\ \text{V}$)时,流 $I$ 指数增长。 - **物理原理**:外加压削弱PN结内建场,多数载流子扩散占主导,形成显著流。 - **数学表达式**: $$I = I_S \left( e^{\frac{qV}{kT}} - 1 \right)$$ 其中 $I_S$ 为反向饱和流,$q$ 为荷量,$k$ 为玻尔兹曼常数,$T$ 为温度。 --- #### **2. 反向截止区** - **曲线特征**:反向压 $V < 0$ 时,流极小($I \approx -I_S$),近似截止。 - **物理原理**:外加压增强内建场,扩散被抑制,仅少数载流子漂移形成微小流[^2]。 --- #### **3. 反向击穿区** - **曲线特征**:当反向压超过击穿压 $V_{\text{BR}}$ 时,流急剧增大。 - **物理机制**: - **齐纳击穿**(低压):强场直接破坏共价键(常见于低压稳压管)。 - **雪崩击穿**(高压):载流子碰撞离产生连锁反应。 --- #### **动态阻与静态阻** - **静态阻**:$R_Q = \frac{V_Q}{I_Q}$,对应曲线上某点的压与流比值。 - **动态阻**:$r_d = \lim_{\Delta V \to 0} \frac{\Delta V}{\Delta I}$,即曲线切线斜率的倒数[^2]。 例如,正向导通后动态阻 $r_d$ 显著减小,适合用作可变阻器件。 --- #### **图解示例(文字描述)** 1. **横轴**:压 $V$(正向右侧,反向左侧)。 2. **纵轴**:流 $I$(正向上方,反向下方)。 3. **正向曲线**:初始平缓(截止),过阈值后陡峭上升。 4. **反向曲线**:贴近横轴(截止区),击穿后垂直下降。 ---
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