电源整流器（二极管）

一般定义
正向导通（正向）
当电流的流动方向为正向时，整流二极管具有较低的电阻。
反向截止（反向）
当电流的流动方向为反向时，整流二极管具有较高的电阻。
阳极（正极）
正向电流的流入的端口。
阴极（负极）
正向电流的流出的端口。
导通电流（正向电流）
正向流过的电流。
正向通态压降（正向电压）
二极管在正向导通时的电压差。
截止电流（反向电流，漏电流）
二极管在截止电压下反向流动的电流。当用示波器或者其他屏幕显示的测试仪器来测量截止电流
时，在外加反向直流电压时，它表示为一个曲线。但在外加交流电压时，因为PN结的电容效应会
对曲线产生影响，随着电压的上升或下降，会产生一个正向的或者反向的延迟电流，特性曲线就表
现出分开的两支。但其最大值是不会受影响。
截止电压(反向电压)
在二极管两极反向连接的电压。
基本原理
整流二极管是一种两极元件，一般作为交流变直流的整流器件。
现在电力网络整流使用的半导体二极管绝大部分是用单晶硅制造。整流二极管可分为PN结二极管
和肖特基二极管。通过掺杂可在半导体形成n型半导体和p型半导体，它们的结合部就形成pn结。pn
结具有单向导通性，这时的二极管就是PN结二极管。由金属和半导体形成结而具有单向导电性的
二极管是肖特基二极管。
PN结二极管
一个PN结二极管是由拥有很多自由空穴载子的高掺杂p型半导体(p+层)，同拥有很多自由电子的高
掺杂n型半导体(n+层)及低掺杂n型半导体(n-层) (也可是本征半导体层i)组成的，其宽度wp和掺杂度
决定了最大截止电压。在PN结两边因为电子和空穴的再结合而形成不带电的离子，这样就会在PN
结附近形成一个很薄的层，就是隔离层，在其中没有自由移动的带电离子。这些离子会在p-和n-半
导体之间在没有任何外加电压时就形成一个电位差。我们称这个区间为空间电荷区。
当在p-硅半导体接负电压和在n-硅半导体上接正电压时，在n-硅半导体中自由电子就会被吸到负
极，而p-硅半导体中空穴载子流到正极。空间电荷区就会被加宽，pn结的电场被增强。二极管被反
向连接，这时几乎没有电流流过二极管。
当二极管被反向连接时二极管会有一个很小的反向截止电流。它是因为在空间电荷区的带电离子，
通过温度和辐射得到能量，挣脱了空间电荷区，流到两极而形成的电流。
当在p-硅半导体接正电压和在n-硅半导体上接负电压时，在n-硅半导体中自由电子就会被压到空间
电荷区，而p-硅半导体的空穴载子同样被压到空间电荷区。空间电荷区就会压缩最后消失。外接的
电流源会不断提供带电离子，这时就有电流流过二极管。二极管在导通时被正向连接。
静态特性
导通特性
当电压超过门限电压(硅材料是0,7伏)时，随着正向电压增加，电流很陡上升(见图2.2.2)。当电流很
大，其值远远超过容许的正向电流值时，才变得平坦。在中小电流时正向导通电压同温度系数成反
比，即在电流为常数时，温度越高正向导通电压就越低。在大电流时情况正相反。电流流过二极管
会产生损耗(等于电流乘以电压)，会使二极管变热，这个热量就限制二极管的允许正向电流值，因
为过大会烧坏二极管。
截止特性
当二极管被电压源反向连接时，在开始的几伏的范围内，截止电流缓慢上升然后基本不变。截止电
流受温度影响很大并随着温度的升高而提高，特别是肖特基二极管。这时出现的损耗(等于截止电流
乘以截止电压)在实际应用中很小，以致可以忽略(肖特基二极管列外)。
当提高外接电压就会进入穿透区，(见图2.2.2)，截止电流上升很陡。这时就会出现齐纳效应和雪崩
效应。
齐纳效应
在二极管中掺杂度很高的n-半导体构成空间电荷区中，当其电场很高时，以致是能把硅原子的电子
拽掉，成为自由带电离子，这时电流上升很陡，这就是齐纳效应。这时的电压被称为齐纳电压，它
同温度成反比。只有当空间电荷区的电场很高时才出现齐纳效应。它反映在二极管上就是相对较低
的反向击穿电压。一般为5,7V。对再高的反向击穿电压就会出现雪崩效应。
雪崩效应
通过加温和辐射可在空间电荷区产生带电离子(电子和空穴)。当它们在空间电荷区被很强大的电场
加速，并同其他原子碰撞而产生新的带电离子。这时带电离子的数量如同雪崩一样增加，同样反向
截止电流也快速上升。这就是雪崩效应。这时的电压同温度成正比，既随着温度的升高而升高。当
反向击穿电压大于5,7V时，都应看成是雪崩效应。但在实际中常常把雪崩二极管错看成是齐纳二极
管。它一定要按照给出的参数数据，并在规定的条件范围内使用。
动态特性
开通特性
在二极管进入开通状态时，两端的电压会上升到开启峰值VFRM。当n-型半导体内被带电离子充满
时，电压开始回降到静态导通电压VF(见图2.2.4)。开启时间(正向恢复时间)一般在100ns。当电流
上升的越陡和n-型半导体的宽度越宽，开启峰值VFRM就越高，它有时会超过300V。
PN结二极管
在导通状态下，二极管内充满了电子和带电空穴。当电源反接时，在没有达到反向截止电压前，二
极管反向导通。通过反向电流和电子与空穴的再结合，带电离子不断减少。当所有的在pn结的自由
带电离子全部消失，二极管就进入截止状态和承受反向截止电压，反向电流达到反向峰值IRRM，
并随后开始降低。