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1.3.2 半导体二极管的主要参数
1.直流电阻RD
当二极管外加直流偏置电压UD时,将有直流电流ID,此时二极管等效为一个直流电阻RD,且
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从特性曲线可以看出,RD不是恒定值,呈现非线性。正向的RD随工作电流增大而减小,反向的RD随反向电压增大而增大。由图1.3.3a可知,RD的几何意义是Q点(UD,ID)到原点直线斜率的倒数。显然,图中Q1点处的RD小于Q2点处的RD。
2.交流电阻rD
由上面的分析知道,当二极管外加直流电压时就会有直流电流,曲线上反映该电压和电流的点为Q点。若在Q点基础上外加微小的变化电压Δu,也会引起电流的微小变化量Δi,如图1.3.3b所示。由于变化量较小,可以用以Q点为切点的直线来近似表示微小变化的曲线,即在微小电压作用下的二极管可以等效为一个交流电阻rD,且
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rD的几何意义见图1.3.3b,即二极管伏安特性曲线上Q点(UD,ID)处切线斜率的倒数。根据二极管的伏安特性方程式(1.2.1),可以求出
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图1.3.3 二极管电阻的几何意义
从图中看出,在不同工作点Q,二极管呈现的交流电阻rD不是恒定值,具有非线性特性。同时,在同一工作点处交流和直流电阻也不相同,而我们以前学到的电阻通常是线性电阻,无论在哪一个工作点其交流电阻和直流电阻均相等,因此在以前的学习中不特别强调是直流电阻还是交流电阻。
例1.3.1 如图1.3.4所示,已知VD为硅二极管,室温下流过VD的直流电流ID=10mA,交流电压Δu=10mV,流过VD的交流电流Δi是多少?
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图1.3.4 例1.3.1电路图
解:根据室温下的UT和流过二极管的直流电流IDQ,可以计算出二极管的交流电阻
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交流电流Δi为总的交流电压Δu除以回路的交流电阻,即
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其中,电阻R的交流电阻和直流电阻都为0.93kΩ,因此
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3.最大整流电流IFM
IFM指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流,其大小由PN结的结电压和外界散热条件决定。
4.最大反向工作电压URM
URM指二极管工作时所允许加的最大反向电压,超过此值容易发生反向击穿。通常取UBR的一半作为URM。
5.反向电流IR
IR指二极管未击穿时的反向电流。IR越小,单向导电性能越好。IR与温度密切相关,使用时应注意IR的温度条件。
6.最高工作频率fM
fM是与结电容有关的参数。工作频率超过fM时,二极管的单向导电性能变差。需要指出,由于器件参数分散性较大,手册中给出的一般为典型值,必要时应通过实际测量得到准确值。另外,应注意参数的测试条件,当运用条件不同时,应考虑其影响。
器件参数是定量描述器件性能质量和安全工作范围的重要数据,也是我们合理选择和正确使用器件的依据。参数一般可以从产品手册中查到,也可以通过直接测量得到。对于二极管的使用,应特别注意不能超过最大整流电流IFM和最大反向工作电压URM,否则容易损坏二极管。