二极管的特性是什么

事通达（深圳）电子有限公司2025-04-21

二极管的特性本质上是其PN结电学行为的外在表现，重要围绕“单向导电性”展开，并衍生出电压钳位、温度敏感、频率响应等关键参数，其特性曲线与材料结构、工艺参数高度相关。以下从工作机制到实际影响展开描述：二极管的重要特性表现为对电流方向的高度选择性，其正向导通与反向截止的切换速度可达皮秒级（如硅基快恢复二极管反向恢复时间约25ns）。正向偏置时，PN结势垒被外加电压削弱，载流子（P区空穴与N区电子）注入并复合产生电流，该过程需克服内建电场（硅管约0.6~0.8V导通压降），相当于电子流通过一个“动态势垒”，压降值由材料带隙能量决定（锗管因带隙较窄导通压降低至0.2~0.3V，但反向漏电流大10³倍）。反向偏置时，势垒扩展至微米级，有热激发产生的少数载流子能越过势垒，形成pA~nA级反向饱和电流，此电流随温度指数级增长（温度每升高10℃，漏电流翻倍），导致高温环境下需额外设计散热路径。当反向电压超过击穿阈值（如1N4148击穿电压约75V），强电场引发雪崩倍增效应，载流子在加速过程中碰撞晶格产生电子-空穴对，使电流在击穿区维持恒定（稳压二极管利用此特性实现电压钳位，精度可达±2%）。在高频场景中，二极管的电容效应（PN结势垒电容约1~10pF）与载流子渡越时间（约10⁻¹²秒量级）构成开关速度上限，肖特基二极管通过金属-半导体接触形成肖特基势垒（约0.2~0.4V），以多数载流子导电特性消除扩散电容，使开关速度提升至GHz级，但反向击穿电压通常低于200V，且正向压降随电流增大呈非线性上升（如1A电流下压降达0.5V）。此外，二极管的正向电阻随温度升高而降低（硅管温度系数约-2mV/℃），导致大电流应用中需串联限流电阻防止热失控，而反向击穿电压的温度系数则取决于击穿机制（齐纳击穿电压温度系数为负，雪崩击穿为正，部分稳压管通过复合击穿实现零温度系数）。