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二極管由負(fù)摻雜(多余電子)和正摻雜(缺乏移動(dòng)電子)區(qū)域組成。
需要注意的是,盡管摻雜了向(半導(dǎo)體)添加雜質(zhì)以產(chǎn)生所需的電氣特性,但這些區(qū)域是中性的。
來自負(fù)摻雜區(qū)域的電子遷移到正摻雜區(qū)域,在那里它們可以填充空位。
現(xiàn)在正摻雜區(qū)域帶負(fù)電。 遷移一直持續(xù)到電荷分離產(chǎn)生的電場(chǎng)足以抵消遷移效應(yīng)。 這發(fā)生在取決于材料組合的特定場(chǎng)強(qiáng)下,并且略微取決于溫度。
要使二極管導(dǎo)電,你首先需要克服這個(gè)電場(chǎng)。
因?yàn)檫@是將耗盡區(qū)壓縮到零寬度所需的電壓,這與電子在不平衡主導(dǎo)遷移之前靠近正摻雜區(qū)域時(shí)可以漫游的距離有關(guān)。
每種半導(dǎo)體材料都有自己的基本電壓,硅為 ~0.65v,鍺為 ~0.3v。
我什至不知道 碳化硅 (SiC) 或 氮化鎵(GaN) 或其他高科技半導(dǎo)體是什么,但它們也會(huì)有一些基本電壓。
我要補(bǔ)充一點(diǎn),這個(gè)耗盡區(qū)是半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu),是它們“工作”的原因。 當(dāng)以一種極性施加電壓時(shí),耗盡區(qū)會(huì)縮小,電流可以更容易地通過該區(qū)(和二極管)。 當(dāng)以相反的方向應(yīng)用時(shí),該區(qū)域會(huì)擴(kuò)大,并且電流通過變得更加困難。
除了二極管的組成之外,肖特基二極管是用金屬-半導(dǎo)體結(jié)而不是半導(dǎo)體-半導(dǎo)體結(jié)制成的二極管,這有助于降低正向電壓(盡管它還有其他重要差異,例如更高的漏電流)。 不同的金屬也會(huì)改變正向壓降。
更準(zhǔn)確地說,正摻雜半導(dǎo)體并不缺乏電荷載流子——它們是電子空穴,根據(jù)量子力學(xué),它們具有電荷和質(zhì)量。 它們是“電子耗盡”(摻硼)半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子。
原理是價(jià)帶中的隧穿,與導(dǎo)帶中的規(guī)則流動(dòng)相反。 因此,它們具有更高的有效質(zhì)量,并且效率往往稍低——但效率并不高,尤其是現(xiàn)在。
查找二極管 IV 曲線(像這樣)。 您會(huì)看到它的電壓降隨著通過它的電流的增加而緩慢增加。 一旦電流達(dá)到某個(gè)點(diǎn),電壓在很寬的電流范圍內(nèi)相對(duì)恒定在 0.7V 左右。 由于我們通常在該電流范圍內(nèi)工作,因此很容易說它有 0.7V 壓降作為一階近似值。
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這是常用高功率二極管的電壓-電流數(shù)據(jù)(來自實(shí)際數(shù)據(jù)表。
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圖形
你可以看到改變流過二極管的電流會(huì)改變二極管電壓。 --> 二極管電壓并不總是 0.7V
你還可以看到,改變二極管的結(jié)溫 (“Tj”) 會(huì)改變二極管電壓。 --> 二極管電壓并不總是 0.7V。
永遠(yuǎn)不要停止問這樣的“愚蠢的問題”,永遠(yuǎn)! 這些問題讓我在工作中得到了加薪和許多贊美。 當(dāng)然,“如果你已經(jīng)知道會(huì)更好”,但不要害怕問你不知道的簡(jiǎn)單問題,而且不要害怕說你不知道,這對(duì)于工程師來說真的是一種非常寶貴的品質(zhì) 在學(xué)校和現(xiàn)實(shí)世界中。
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