半导体二极管(Diode)
二极管的结构及符号
二极管的结构及符号二极管（Diode）是一种最简单的半导体器件，它由P型半导体和N型半导体组成。
其结构一般可以分为结型二极管和功率二极管两种。
结型二极管的结构是P型半导体和N型半导体直接连接而成。
在过渡层，即P区和N区共同形成一个p-n结。
P区和N区之间为过渡层（即p-n结）。
该结构常用于一般用途的低功率电子元件中。
结型二极管的符号如下：P N──►┼─►┼─►┼─►┼─►Anode CathodeP型半导体被称为阳极（Anode），N型半导体被称为阴极（Cathode），箭头的方向表示电流的流向，即从阳极到阴极流动。
结型二极管可以理解为一种电流方向只允许单向流动的电阀，它只能在阳极到阴极方向上导通，当反向电压加到二极管上时，它将处于截止状态。
功率二极管是一种结构相对较为复杂的二极管，其主要特点是具有高压、大电流、高频率的特点。
功率二极管的结构是在结型二极管的基础上加入了内部层接触电极，使得正向电流能够更加容易地流动。
功率二极管的符号如下：│──────────────┼───►┼───►┼────┼│ C K其中，C和K分别代表控制端（Control）和阴极端（Cathode）。
与结型二极管不同的是，功率二极管在符号上加入了附加的箭头表示控制电流的方向。
功率二极管可广泛应用于电源、开关电路等高功率领域。
除了上述两种常见的二极管结构外，还有许多其他类型的特殊结构的二极管，以满足不同领域应用的需求。
例如，肖特基二极管由金属和半导体部分组成，具有高电压、大电流的特点，适用于高频电路的检波和混频电路等。
锗二极管是早期使用的一种材料，但由于其耐压能力和稳定性较差，现已被硅二极管所取代。
总结一下，二极管是一种由P型半导体和N型半导体组成的半导体器件。
结型二极管和功率二极管是两种常见的结构，其符号中P和N分别代表P型和N型半导体，通过箭头的方向指示电流的流动方向。
二极管在电子领域具有广泛的应用，不同类型的二极管可用于不同的场合，满足不同的需求。
半导体二极管的类型
半导体二极管的类型半导体二极管的类型及其特性半导体二极管是电子工程中的基础元件，广泛应用于各种电子设备中。
了解不同类型的半导体二极管以及其特性对于电子工程师和设计师至关重要。
本文将详细介绍几种常见的半导体二极管类型及其主要特性。
一、普通二极管普通二极管是最基本的半导体二极管，由P型半导体和N型半导体组成。
它具有单向导电性，即只允许电流从一个方向流过。
正向偏置时，二极管导通，电阻较小；反向偏置时，二极管截止，电阻极大。
普通二极管常用于整流、检波和开关等电路。
二、发光二极管（LED）发光二极管是一种能够将电能转化为光能的特殊二极管。
当LED正向偏置时，电子与空穴复合释放出能量，激发荧光物质发光。
LED具有发光效率高、寿命长、体积小等优点，广泛应用于显示器、照明、指示器等领域。
三、稳压二极管（Zener Diode）稳压二极管是一种利用PN结反向击穿特性实现电压稳定的特殊二极管。
当反向电压达到稳压值时，稳压二极管进入击穿状态，保持电压基本不变。
稳压二极管具有稳定电压、响应速度快等优点，常用于电压稳定器、过电压保护等电路。
四、肖特基二极管（Schottky Diode）肖特基二极管是一种采用金属与半导体接触形成的结构，具有低功耗、快速开关速度和高频特性。
与普通二极管相比，肖特基二极管的反向漏电流较大，但正向压降低，适用于高频整流、检波、开关等电路。
五、光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种能够将光能转化为电能的特殊二极管。
当光照射到光电二极管上时，光子激发半导体内的电子，产生电流。
光电二极管具有灵敏度高、响应速度快等优点，广泛应用于光通信、光电检测等领域。
总结：半导体二极管作为电子工程中的基础元件，具有多种类型，每种类型都有其独特的特性和应用场景。
普通二极管实现基本的整流和开关功能；发光二极管将电能转化为光能，为显示和照明领域提供支持；稳压二极管实现电压稳定，保护电路免受电压波动影响；肖特基二极管适用于高频电路，提高电路性能；光电二极管实现光能与电能的转换，为光通信和光电检测等领域提供解决方案。
二极管的类型及工作原理
二极管的类型及工作原理二极管（Diode）是一种基本的半导体器件，它通常由P型半导体和N型半导体组成。
二极管有许多类型，包括普通二极管、肖特基二极管、肖特基隧道二极管等。
二极管在电子学领域中有着广泛的应用，包括电源供应、信号整形、无线通信、光电探测等。
本文将从二极管的基本工作原理和各种类型进行详细介绍。
一、二极管的基本工作原理1. PN结的形成二极管是由P型半导体和N型半导体通过扩散或外延生长形成PN结，PN结即正负电荷区域。
当P型半导体和N型半导体相连接时，在PN结处形成空间电荷区，这个区域即为耗尽层。
耗尽层内部形成电场，使得P区电子向N区移动，N区空穴向P区移动，形成内建电场。
2. 正向偏置当二极管正向通电时，P区的P型载流子（空穴）和N区的N型载流子（自由电子）受到外加电压的驱动，穿越耗尽层，导致电流流动。
在正向偏置下，二极管的耗尽层变窄，电阻减小，使得电流可以通过二极管，此时二极管处于导通状态。
3. 反向偏置当二极管反向通电时，P区的正电荷和N区的负电荷受到外加电压的驱动，使得耗尽层变宽，电阻增大，导致极小的反向漏电流。
在反向偏置的情况下，二极管处于截止状态，不导通。
二、普通二极管1. 硅二极管硅二极管是最常见的一种二极管，广泛应用于各种电子电路中。
硅二极管具有正向导通压降约0.7V~0.8V，工作温度范围广，稳定性好等特点。
2. 锗二极管锗二极管是二极管的一种，其正向导通压降约为0.3V~0.4V，工作频率范围相对较宽，但稳定性比硅二极管差。
三、损耗二极管1. 肖特基二极管肖特基二极管是一种具有快速开关特性和低漏电流的二极管。
它是由金属和半导体直接接触形成，具有低正向导通压降和快速恢复时间。
肖特基二极管在高频整流电路和开关电源中有着广泛的应用。
2. 肖特基隧道二极管肖特基隧道二极管是一种具有负差阻特性的器件，其反向漏电流与电压成指数关系。
它具有极低的反向漏电流，适用于超低功耗和高灵敏度的电路应用。
晶体二极管的作用
晶体二极管的作用晶体二极管（Diode）是一种半导体器件，它有着极其特殊的电学性质，被广泛应用于各种电子电路中。
它由一个P型半导体区和一个N型半导体区组成，形成一个PN结。
正向偏置时，它能够导电，反向偏置时则不能导电。
晶体二极管可以起到限流、整流、削波、稳压等重要作用。
1.整流作用最常见的就是晶体二极管的整流作用。
在交流电源的电路中，只需将一个晶体二极管接在负载电路的正向，就可以将交流信号变成单向的直流信号，这种装置就是晶体二极管整流电路。
整流电路适用于安装需要单向电流供应的场合，如通信和发射功率调整，无源放大器、送放控制设备中，它常常与电容、电感等器件组成滤波电路，使输出直流电压更加平稳。
2.削波作用当同时加以交流电压和正向直流电压时，晶体二极管呈现出的电流形象是一个波形。
因波形只能转化为单向的直流流动，因而波形的负半周期无法通过二极管。
这时，只是将波形最高处的峰值电压所对应的电路电压传递下来。
这是晶体二极管起到的削波作用。
削波可以使用单个二极管或者多个二极管连接使用。
二极管削波电路能够使输入变成干净的脉冲或方波，被广泛应用于瞬态脉冲信号的接收和处理，如雷达灌频、电视机图像扫描等。
在电路中，当需要限制电流时，就可以使用晶体二极管起到限流作用。
晶体二极管的正向电压方向流电流，反向电压方向不流电流，因此可以通过二极管来控制流经负载的电流。
在使用限流电路时，需要对二极管的最大电压和功率进行规定，这样可以使二极管正常工作，同时不会损坏二极管。
4.稳压作用晶体二极管具有一定的稳压特性，可以使用稳压二极管在电路中实现电压稳定的目的。
稳压二极管具有在一定范围内几乎恒定的反向电压导通能力。
当电路的输入电压变化时，稳压二极管能够自动调节输出电压以保持输出电压恒定。
稳压二极管被广泛应用于像色相信号放大器、音频信号放大器、直流电源电路等电子电路中。
总之，晶体二极管在电子电路中有着非常广泛的应用，可以起到限流、整流、削波、稳压等重要作用。
dummy半导体术语
dummy半导体术语
以下是与半导体相关的一些术语：
1. 半导体（Semiconductor）：一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有在特定条件下能够导电的特性。
2. 掺杂（Doping）：向半导体材料中引入掺杂剂，以改变其导电性能的过程。
3. 电子（Electron）：带有负电荷的基本粒子，当它在半导体中移动时，产生电流。
4. 空穴（Hole）：带有正电荷的缺失电子，能够在半导体中移动，参与导电过程。
5. PN结（PN Junction）：由一个P型半导体和一个N型半导体结合而成的界面，是常见的半导体器件结构。
6. 二极管（Diode）：由PN结组成的电子器件，能够只允许电流单向通过。
7. 晶体管（Transistor）：一种能够放大或开关电流的三层或更多层半导体器件。
8. 集成电路（Integrated Circuit）：在一个小芯片上集成了数十亿个晶体管和其他电子组件的电路。
9. MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）：一种常见的金属氧化物半导体场效应晶体管，是现代计算机芯片中最重要的基本元件之一。
10. CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）：一种集成电路技术，采用MOSFET构成的电路，具有低功耗、高集成度等优点。
这里仅列举了一些常见的术语，实际上半导体领域还有更多术语和专业名词。
半导体二极管激光器工作原理
半导体二极管激光器，也被称为激光二极管（LD，Laser Diode），是一种将电能直接转换成光能的半导体器件。
其工作原理主要基于半导体的PN结构以及粒子数反转等条件。
首先，PN结是由n型半导体和p型半导体构成的结构，在PN结的交界处，会出现电子和空穴的复合现象，进而形成发光。
当在激光二极管的PN结上加上适当的正向电压时，电子从n型材料向p型材料移动，空穴从p型材料向n型材料移动，它们在PN结区域相遇并发生复合。
这个过程中产生了能量差，能量差被释放成光的形式，从而形成了发光效应。
其次，为了产生激光，必须满足一定的条件，包括粒子数反转、谐振腔的存在以及满足阈值条件。
其中，粒子数反转是指通过一定的激励方式，使得半导体物质的能带之间或者与杂质能级之间实现非平衡载流子的粒子数反转。
谐振腔则是由半导体晶体的解理面形成的两个平行反射镜面，它们能够起到光反馈作用，形成激光振荡。
而满足阈值条件，即增益要大于总的损耗，则需要足够强的电流注入，以便有足够的粒子数反转，从而得到足够大的增益。
总的来说，半导体二极管激光器的工作原理是通过PN结的电子和空穴复合产生发光效应，并通过满足粒子数反转、谐振腔的存在以及阈值条件等条件，从而产生激光并连续地输出。
这种激光器具有结构紧凑、效率高、波长覆盖范围广等优点，因此在激光打印、光通信、医疗设备、实验室和工业检测等领域有广泛的应用。
二极管单向导电的原理
二极管单向导电的原理
二极管（Diode）是一种具有单向导电性质的电子器件，其原
理基于PN结的特性。
PN结由一种被掺杂了掺杂剂的p型半
导体和一种被掺杂了不同掺杂剂的n型半导体结合而成。
p型
半导体的材料中掺杂了少量的三价元素，如硼，形成了多余的正电荷，而n型半导体则是通过掺入五价元素，如磷，从而形成了多余的电子。
当这两个材料被连接在一起时，形成了PN 结。
在平衡状态下，PN结两侧会形成一个电势差，即存在一个由
p端指向n端的内建电场。
这个内建电场会阻止电子和空穴的
自由扩散，并且使得p端富电子而n端富空穴。
当外部电压施加在PN结上时，如果是正向偏置，即p端连接正电压，n端
连接负电压，那么该外电压会抵消内建电场，从而减小或消除内建电势差。
这样，电子和空穴就能够穿过PN结，导电发生。
而当施加的外电压是反向偏置，即p端连接负电压，n端连接
正电压时，这时外电压将会增加内建电势差，阻止电子和空穴穿越PN结，导电不会发生。
只有当外电压超过PN结的击穿
电压时，电流才会通过。
根据以上原理，可以得出二极管的单向导电特性。
当二极管的正向电压小于它的额定击穿电压时，它会导电，而当反向电压大于或等于它的额定击穿电压时，它会呈现高阻抗状态，导电不会发生。
这样，二极管可以用来整流交流电、保护电路免受反向电压的破坏等应用。
常用电子元器件大全
常用电子元器件大全电子元器件指的是电子设备中所使用的各种电子部件，也是电子产品的核心组成部分。
随着科技的不断发展，电子元器件的种类也日益增多，覆盖了各个领域。
本文将介绍一些常见的电子元器件，以帮助读者更好地了解和应用电子技术。
一、半导体器件1. 二极管（Diode）：具有单向导电性质的半导体器件，广泛应用于整流、开关、稳压等电路中。
2. 晶体三极管（Transistor）：是一种具有放大、开关等功能的半导体器件，被广泛用于集成电路、放大电路等领域。
3. 场效应晶体管（FET）：也是一种常见的半导体器件，适用于高频放大、开关等电路。
4. 可变电容二极管（Varactor Diode）：具有可变电容的二极管，常用于无线电频率调谐电路。
二、电容器1. 固定电容器：用于存储电荷和稳定电压的电子元件，常见的有电解电容器、陶瓷电容器等。
2. 可变电容器：具有可调节电容值的电子元件，可用于调谐电路、滤波电路等。
3. 互感器：由两个或多个线圈绕制而成，能够在不同线圈之间传递电能和信号。
三、电阻器1. 固定电阻器：具有恒定电阻值的电子元件，被广泛应用于电路中的限流、限压、分压等功能。
2. 可变电阻器：通常由可调节的滑动活塞或转轴来改变电阻值，用于调节电路中的信号或电流。
四、集成电路集成电路（Integrated Circuit，IC）是在一块半导体材料上集成了数百至数百万个电子元件的微小电路。
常见的集成电路有以下几种类型：1. 数字集成电路（Digital IC）：用于数字信号处理和逻辑运算等。
2. 模拟集成电路（Analog IC）：用于处理模拟信号，如放大、滤波、调制等。
3. 混合集成电路（Mixed Signal IC）：结合数字和模拟电路的功能，常用于通信、控制等应用。
五、传感器传感器是将感知信号（如光、温度、压力等）转换为可用电信号的装置。
常见传感器有以下几种：1. 温度传感器：用于测量温度变化的元件，广泛应用于工业自动化、环境监测等领域。
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模拟电子技术基础
[解] 理想 恒压
VDD = 10 V IO = VDD/ R = 10 / 2 = 5 (mA) UO = 10 0.7 = 9.3 (V) IO = 9.3 / 2 = 4.65 (mA)
折线 IO = (VDD-Vth)/ (R+rd) = (10-0.5 )/ (2+0.2) = 4.318 (mA)
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模拟电子技术基础
2.4
二极管基本电路及其分析方法
二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电路
分析方法。主要介绍模型分析法。 2.4.1 2.4.2 二极管V-I特性的建模 模型分析法应用举例
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2.4.1 二极管V-I特性的建模
1. 理想模型(ideal model)
模拟电子技术基础
2.3 半导体二极管（Diode）
二极管 ：一个PN结就是一个二极管。
半导体二极管的类型与结构
二极管的V-I特性
★二极管的参数
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2.3.1 半导体二极管的类型与结构
硅管
(1) 按使用的半导体材料不同分为
锗管 面结型(junction type) 点接触型(point contact type)
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模拟电子技术基础
2
限幅电路
用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传输一部分。
例3：理想二极管电路中 vi= Vm sinωt V，求输出波形v0。
vi
Vm
VR
解： Vi> VR时，二极管导通，vo=vi。
0
t
Vi< VR时，二极管截止， vo=VR。
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模拟电子技术基础
(1) 伏安特性
O
vD vF
(2) 代表符号
+
iD
vD
–
vF
当二极管导通后，管压降认为是恒定 的，且不随电流而变，典型值0.7V （硅管）， 只有当二极管的电流近似等于或大于 1mA时才是正确的。
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模拟电子技术基础
3. 折线模型(piecewise model) (1) 伏安特性 (2) 代表符号 +
(BR)
O
vD
反向特性
硅管0.5 V
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锗管0.1 V 返回
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(3) 导通后（即vD大于死区电压后） 即 vD略有升高， iD急剧增大。 iD
正向特性
死区 电压
O
硅管0.6~0 .8 V
正向导通电压 锗管0.2~0.3 V VF
击穿电压 U
vD
(BR)
通常近似取VF
硅管0.7 V 锗管0.2 V
反向特性
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2．反向特性
(1) 当 时， 硅管小于0.1微安 。 iD
正向特性
死区 电压
O
IS=
锗管几十到几百微安
击穿电压 V
(BR)
vD
反向特性
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模拟电子技术基础
3. 反向击穿特性
iD 反向电流急剧增大，叫做二 极管的反向击穿。击穿的类 型和PN结击穿相同。
O
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模拟电子技术基础
半导体二极管的命名方法
国家标准对半导体二极管的命名如下: 2 D G 110 B 汉语拼音字母表示规格号 阿拉伯数字表示器件的序号
汉语拼音字母表示器件的类型 用汉语拼音字母表示器件的材料和极性 阿拉伯数字表示器件的电极数目 第二位：A：N型锗管、B： P型锗管、 C： N型硅管、D： P型硅管 第三位：P：普通管、V：微波管、W：稳压管、C：参量管 D：低频大功率管、A：高频大功率管
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2.3.2 二极管的V-I特性
iD / mA
60 40 20 –50
iD / mA
15 10 5
– 50 – 25
–25
– 0.02 – 0.04 0 0.4 0.8 v / V D
–0.01 0 0.2 –0.02
0.4
vD / V
硅管的伏安特性
锗管的伏安特性
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iD Vth
rD vD
O
vD
rD Vth
–
iD
在恒压模型的基础上作一定的修正， 认为管压降不是恒定的，是随电流 的增加而增加，用一个电池和电阻 近似，电池的电压为门坎电压，约 为0.5V.电阻：
0.7V 0.5V rD 200 1mA
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4. 小信号模型(small signal model)（微变等效法） (1) 伏安特性
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模拟电子技术基础
UO = VDD1 UD(on)= 15 0.7 = 14.3 (V)
IO = UO / RL= 14.3 / 3 = 4.8 (mA)
I2 = (UO VDD2) / R = (14.3 12) / 1 = 2.3 (mA)
I1 = IO + I2 = 4.8 + 2.3 = 7.1 (mA)
例4：已知电路的输入波形为
试画出其输出波形。
vi ,二极管的VD 为0.6伏，
解：
Vi> 3.6V时，二极管导通，vo=3.6V。
Vi< 3.6V时，二极管截止， vo=Vi。 上页 下页 返回
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3
开关电路
利用二极管的 单向导电性可 作为电子开关
例5：求vI1和 vI2不同值组合 时的v0值（二极 管为理想模型）。
区的空间电荷随电压变化而
产生的电容效应的。
PN结交界处的势垒区是积累空 间电荷的区域，当PN结两端
vD
电压改变时，会引起积累在
PN结的空间电荷的改变，从 而显示出PN结的电容效应。
击穿电压 U
(BR)
反向特性
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模拟电子技术基础
6. 极间电容 （2）扩散电容CD 反映在外加电压的作用下 载流子在扩散过程中积累
正向特性
死区 电压
vD
击穿电压 V
(BR)
反向特性
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模拟电子技术基础
电击穿(可逆)
二极管发生反向击穿后，如果 a. 功耗PD( = |VDID| )不大 b. PN结的温度小于允许的最高结温 锗管75∽100oC 降低反向电压，二极管仍能正常工作。 热击穿（不可逆）
硅管150∽200oC
(1) 伏安特性 理想特性
O 在正向偏置时，管压降为0V，反向偏 置时，电阻无穷大，电流为零。 在实际电路中，当电源电压〉〉二极 管的管压降时，利用此法。 上页 下页 返回
iD
vD
实际特性
(2) 代表符号
+ vD –
iD
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2. 恒压模型(constant voltage model) iD
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半导体三极管的命名方法
国家标准对半导体二极管的命名如下: 3 D G 110 B 汉语拼音字母表示规格号 阿拉伯数字表示器件的序号
汉语拼音字母表示器件的类型 用汉语拼音字母表示器件的材料和极性 阿拉伯数字表示器件的电极数目 第二位：A：锗PNP管、B：锗NPN管、 C：硅PNP管、D：硅NPN管 第三位：X低频小功率管、G高频小功率管、Z：整流管、 K开关管
1 VT 26(mV ) rd g d I D I D (mA) (当T 300 K时)
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2.4.2 模型分析法应用举例
1 根据外加电压，判断二极管是否导通。 2 选择模型。
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模拟电子技术基础
例 1 硅二极管， R = 2 k，分别用二极管理 想模型、恒压模型和折线模型求出 VDD = 2 V 和 VDD = 10 V 时 IO 和 UO 的值。
(2) 按结构形式不同分为
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半导体二极管的结构
外壳 阳极 阳极引线 引线 PN结 金属 丝 （铝）
铝合金小球
N型锗片
N型硅
金锑合金 底座 阴极引线
阴极引线
点接触型
面接触型 上页 下页 返回
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半导体二极管的结构
PN结面积 小，结电 容小，用 于检波和 变频等高 频电路。
iD
正向特性
死区 电压
O
vD
反向特性
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5. 最高工作频率fM fM与结电容有关，当工作 iD
正向特性
死区 电压
Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
频率超过fM时，二极管的
单向导电性变坏。
击穿电压 U
vD
(BR)
反向特性
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模拟电子技术基础
6. 极间电容 （1）势垒电容CB:描述势垒 iD
正向特性
死区 电压
O
电压约为击穿电压的一半。
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模拟电子技术基础
3. 最大反向工作电压VR 为了确保管子安全工作，所 允许的最大反向电压。 VR=（1/2~2/3）V(BR) 4. 反向电流IR
未击穿时的反向电流。其值愈 小，管子的单向导电性愈好。 要注意温度的影响。 上页 下页 返回
击穿电压 U
(BR)