二极管的伏安特性曲线

好了，前面的就算不懂也没关系，真正的模拟电路从这里开始。要使用二极管做电路设计，第一件事就是掌握二极管的伏安特性曲线。

1.   完整的二极管伏安特性曲线

图 1-3.01 

二级管的完整伏安特性如上图所示（为表示方便，图中横坐标和纵坐标在正半轴和负半轴的尺度是不一样的），说明如下：

（1） 在正偏时，当VD很小时，电流接几乎为0。当VD增大到一定阈值后（图中为0.7V左右），电流开始极快地以指数级增长（毫安级）。

（2） 在反偏时，反向饱和电流IS维持一个很小值（微安级），不随反偏电压变化。但是当反偏电压达到反向峰值电压PIV时，二极管反向击穿，反向电流急速增长。

上面的曲线也可以用公式来描述，称为肖克利方程：

其中各参数说明如下：

● IS是反向饱和电流，一般通过查二极管的数据规格书得到，典型值在10-15~10-13A之间；

● VD是偏置电压，正偏时为正，反偏时为负；

● n为理想因子，其值范围可取1~2，一般我们取1；

● VT为热电压，一般在常温下约为26mV。

虽然肖克利方程提供了计算二极管电流值的方法，不过一般在实际中我们不太会真用它去计算，因为根据二极管实际的伏安特性曲线和根据理论计算出的值有较大差距，见下图所示：

图 1-3.02 

所以一般我们都是以二极管的数据规格书提供的实际数据和曲线为准。

2.   温度影响

做实际的工程项目与学校里做解题最大的区别就是，实际的工程中，你必须要考虑各种复杂的环境因素的影响。如果产品出了问题，客户和老板可不会跟你理论，结果错就是全错，中间过程对是没有分数的，这点一定要时刻清醒记得。

对半导体元器件来讲，最重要的一个影响性能的因素就是温度，温度对二极管伏安特性的影响可见下图：

图 1-3.03 

当温度升高，二极管正偏的导通阈值电压会降低，而反偏电流会增大，反向击穿电压也增大。

当温度降低，二极管的正偏导通阈值电压会升高，反偏电流会减小，反向击穿电压也减小。

所以，在电子电路设计时，你必须要考虑让你的线路在所有可能的工作温度下都工作正常。不要以为你设计的产品通常都会工作在常温下，对于有些散热条件不是很好的结构来说，局部温度上升到65度以上都是有可能的；如果是在北方地区室外使用，工作温度降低到0度以下也是经常的事。

不仅二极管，以后的三极管、场效应管、集成运放，甚至数字芯片，你也都要考虑一下温度条件的影响。

3.   简化的二极管伏安特性曲线

当然，做实际工程设计也并不是一味的要求更复杂，有时后也可以简化。对二级管来说，在要求不太严格、使用裕量还挺大的情况下，就可以做如下简化：

图 1-3.04 

后面在讲解二极管应用电路时，我们会经常使用这一简化模型。

有时为方便初步分析，还会使用一种更粗糙的简化模型曲线，如下图所示：

图 1-3.05 

上面这个称为二极管的理想等效模型，等于是将二极管看成是一个单向开关了：正偏时二极管导通，反偏时二极管关断，在正偏导通时二级管上没有压降，在反偏时也没有反向饱和电流。