二极管的反向偏置接法解析

　　什么是反向偏置

　　与正向偏置相比，交换电源的正、负极位置，即P区接电源负极，N区接电源正极，就构成了PN结的反向偏置。

　　在一些二极管的重要应用中，器件常常要在高阻和低阻两种状态之间高速交替变化。在这些应用中，电路中的某些电压波形呈现脉冲形式，即在高电平（通常为5v）和低电平（通常为0V）之间变化的方波，这些高低电压信号的转换频率是很高的，使得二极管在“开”与“关”两种状态之间高速转换。一个电阻和一个硅二极管相连时，当电源电压从0V和5v交替变化时，电阻两端的电流也在交替变化。当e （z）=5v时，二极管处于正向偏置状态，处于导通状态，钉电流流过电阻，电阻两端电压等于5-0.7=4.3v。当e（j）=0V时．二极管处于高阻状态，也就是截止状态；因为没有电流流过电阻，电阻两端电压等于零。这种模式非常类似于整流器的作用．这就是数字电路中的两种极端状态——高电平和低电平。换句话说，就是设想所合电压值都是这两种状态中的一个。因为二极管在这些电路中的作用就是在不同电压水平下导通或截止，因而这一应用也称为开关电路。

　　典型的二极管开关电路包括两个或多个二极管，每—个二极管与一个独立的电压源相连。要正确理解开关电路的操作过程，就首先要确定每一个二极管是由哪一个电压源决定的，哪个处于导通状态，哪个处于截止状态。正确辨别处于哪种状态的关键是：如果二极管的阳极相较于阴极电位是正的，它就处于正向偏置状态，也就是说当二极管的阳极电位（相对于地）比阴极（相对于地）电位高，它就处于正向偏置状态。当然，也可以说成二极管的阴极电位（相对于地）比阳极（相对于地）电位低。相反，如果想让二极管处于反向偏置状态，就让二极管的阳极相较于阴极电位是负的，也相当于二极管的阴极相较于阳极是正的。

　　原理

　　PN结反向偏置时，外加电场与空间电荷区的内电场方向一致，同样会导致扩散与漂移运动平衡状态的破坏。外加电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走，使空间电荷区变宽，内电场增强，造成多数载流子扩散运动难于进行，同时加强了少数载流子的漂移运动，形成由N区流向P区的反向电流。但由于常温下少数载流子恒定且数量不多，故反向电流极小。电流小说明PN结的反向电阻很高，通常可以认为反向偏置的PN结不导电，基本上处于截止状态，这种情况在电子技术中称为PN结的反向阻断。当外加的反向电压在一定范围内变化时，反向电流几乎不随外加电压的变化而变化。这是因为反向电流是由少子漂移形成的，在热激发下，少子数量增多，PN结反向电流增大。换句话说，只要温度不发生变化，少数载流子的浓度就不变，即使反向电压在允许的范围内增加再多，也无法使少子的数量增加，反向电流趋于恒定，因此反向电流又称为反向饱和电流。值得注意的是，反向电流是造成电路噪声的主要原因之一，因此，在设计电路时，必须考虑温度补偿问题。

　　二极管的反向性

　　外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小，二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。一般硅管的反向电流比锗管小得多，小功率硅管的反向饱和电流在nA数量级，小功率锗管在μA数量级。温度升高时，半导体受热激发，少数载流子数目增加，反向饱和电流也随之增加。