二极管计算机原理,二极管的原理

实际的二极管特性

理想情况下，二极管将阻止任何反向电流，而对于反向电流则相当于短路。不幸的是，实际的二极管的特性往往没有这么理想。二极管中通过正向电流时，会消耗一定量的功率，而且也不会阻止所有的反向电流。现实世界的二极管更复杂并且也不存在两个二极管的使用特性完全相同的情况。

电流和电压的关系

二极管最重要的特性是它的电流-电压(I-V)的关系。这使得我们可以通过一个元件两端的电压值知道流经的电流的大小。例如，电阻有一个简单的、线性i-v关系(欧姆定律)。一个二极管的I-V曲线，完全是非线性的。它看起来像这样：

一个二极管的电流电压关系。为了在坐标轴上发出更多的点，正负轴的量程并不相等

根据施加在它两端的电压，二极管将在工作在以下三个区域中的一个：

正向偏置：当二极管两端的电压为正时，二极管是“开”状态，而电流可以通过。电压应大于正向电压(VF)。

反向偏置的二极管：在电压低于VF但高于-VBR时二极管是“关”的状态，在这种模式下的电流绝大部分被阻塞，二极管是关闭的。一个非常小的被称为反向饱和电流能够通过反向通过二极管。

击穿：当施加在二极管上的电压是非常大的负值时，大量的电流将能够从阴极到阳极反向流动。

正向电压

为了使二极管正向偏置，并产生正方向的电流，应将其两端施加正向电压。而所需的正向电压的典型值被叫做VF。它也可以被称为临界点。

我们知道从I-V曲线，通过二极管的电流和电压是相关的。更大的电流意味着更大的电压，更小的电压意味着更小的电流。不过一旦一个正向电压大到一定程度之后即使电流再增加很多，仍然只意味着一个非常小的电压增加。如果一个二极管是完全导电的，它通常可以假定，它此时的电压就达到了这个程度。

具有二极管档位的万用表可以用来测量二极管的正向压降。

二极管的Vf取决于它是由什么材料构成的。特别地，硅二极管的Vf大约是0.6-1V.一个锗二极管可能会更低，大约是0.3V.不同型号的二极管的正向压降也不同；发光二极管的正向压降会低得多而肖特基二极管的正向压降也被设计为低于很多平常使用的二极管。

击穿电压

如果一个足够大的负电压被施加到二极管，它会使允许电流反向流动。这种大的负电压被称为击穿电压。一些二极管实际上是设计工作在击穿区域，但对于大多数的二极管来说，工作在大的负电压是不健康的。

普通二极管的击穿电压在-50V到-100V，或更小。

二极管数据手册

上述的所有特性都可以在任一个二极管的技术手册中找到。例如，二极管1N4148的数据手册列出它的最大正向压降为1V,击穿电压为100V.(这里还有很多其他信息)：

数据手册可能会给你一个很眼熟的电流电压图，来进一步详细说明二极管的性能。本图由二极管的数据放大曲线，提出了部分区域的I-V曲线。注意更大的电流对应着更大的电压：

该图表指出了另一个重要的二极管特性–最大正向电流。就像任何元件一样，二极管在爆炸之前只会消耗大量的能量。所有二极管应列出最大电流，反向电压和功耗。如果一个二极管遇上超出它极限的电流或者电压，它会变热(或更糟的是，融化，冒烟，…)。

一些器件非常适合高电流–1A或更大。其它的小信号二极管如1N4148可能只适合在200mA。

这个1N4148仅仅是众多不同种类的二极管中的一个小小的例子。接下来，我们将探讨什么是惊人的各种二极管有什么目的，每一种类型的服务

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