二极管的知识点介绍

1.空间电荷区

在P型半导体与N型半导体接触边界，由于自由电子的扩散运动和内电场（N指向P）导致的漂移运动，使PN结中间的部位(P区和N区交界面)产生一个很薄的电荷区，它就是空间电荷区（即PN结）。在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗殆尽了，因此，空间电荷区又称为耗尽层 。

空间电荷区的宽度取决于半导体的杂质浓度，掺杂浓度愈高，对应的空间电荷区宽度就愈窄。另外，空间电荷区的宽度还受外加电压控制，当外加电压方向增强空间电荷区电场时，空间电荷区展宽，反之，外加电压削弱空间电荷区电场时，空间电荷区变窄。

空间电荷区的宽度决定了PN结的电容效应，空间电荷区宽度越大则呈现的电容也越大，决定了管子的频率应用场合。

2.反向击穿

如果PN结承受的反向电压超过了它的临界值，导致电场强度超过了临界电场强度，那么就会触发碰撞电离，导致雪崩效应或者载流子倍增效应，即在空间电荷区内的载流子数目会迅速增加，即原来很小的反向电流就会急剧增加导致毁坏半导体，这种击穿模式叫做Ⅰ型击穿。

当半导体中的损耗足够大，产生发热和电流不均匀分布，导致某些局部电流超过最大允    许电流密度，随之电压迅速下降而电流急剧上升，这种叫做Ⅱ型击穿。通常Ⅱ型击穿之前就会产生Ⅰ型击穿。

二极管所能承受的最大反向电压取决于内部结构与掺杂参数。实际应用中为了提高二极管的反向耐压，在P区和N区之间增加一层低掺杂N区，也就是漂移区，低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料（本征半导体），称为P-I-N结构。由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受较高的电压而不被击穿，而低掺杂N区越厚，二极管能够承受的反向电压就越高。

3.二极管的特性

（1）单向导电性

二极管的单向导电性源于空间电荷区具有单向导电性。PN结加正向电压时，外加电场与内电场方向相反且远强于内电场，使得多子的扩散运动远大于少子（P或N半导体的多子到对方区域形成少数载流子称为少子 ）的漂移运动，可以有较大的正向扩散电流，即呈现低电阻，称为PN结导通；

PN结加反向电压时，外加电场与内电场方向相同，使得总的电场增强，于是使得少子的漂移运动远大于多子的扩散运动，形成反向电流，使得空间电荷区加宽，呈现高电阻，称为PN结截止。

PN结二极管的外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性。因为PN结反向截止时形成一个耗尽层，相当于一个中间绝缘层的一个小电容，因此当电压频率升高后，高频信号会通过这个小电容穿过，也就是反向信号也可以穿过二极管，就失去单向导电性了。

（2）电导调制效应

当二极管流过的正向电流较小时，二极管的内阻主要是是作为基片的低掺杂N区的电阻，其阻值较高且为常量，因而管内电压降随正向电流上升而增加。当PN结上流过的正向电流较大的时候，由于扩散运动P区注入并累积在低掺杂N区的少子空穴浓度将很大，为了维持半导体的电中性条件，其多子浓度也相应地增加，使其电阻率大幅度下降，也就是电导率大大增加，这就是电导调制效应。

（3）伏安特性

（4）反向恢复特性

硅PN结二极管外加正向电压导通时,PN结上会有非平衡少数载流子的积累,形成所谓电荷存储效应。当二极管由正向导通转换为外加负电压截止时,这些存储的少数载流子的消失需要一定时间,这段时间就是二极管的反向恢复时间,这段时间里在二极管中形成的电流即为二极管的反向恢复电流。在反向恢复瞬间，反向恢复电流变化率很大，将形成反向电压过冲，在二极管两端有反向电压降，即二极管的关断瞬间出现电压下冲。于是，在buck电路中当PWM开通的时刻，续流二极管由正向导通到反向截止期间，在开关节点SW处会出现上冲，其幅度为输入电源加上续流二极管的反向电压降。

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