二极管导通条件疑惑

elec32156

二极管导通条件疑惑 [复制链接]

 

这里有一个小小的疑问，平时只是在应用，而没有仔细的分析过，现在突然有点疑惑。书上说二极管导通门槛电压硅管为0.7V左右，锗管0.3V左右，满足这个电压pn结就导通。想问下，如果给二极管加上一个5V电压，然后再串联进一个30M的电阻，实际测试二极管N端电压为4.8V（仿真如图），此时二极管压降为0.2V；请问此时的pn结是否完全导通？
我个人理解应该是完全导通了的，因为从二极管导通机制来分析，是正向电压将pn结内电场削弱或抵消（与内电场方向相反），然后使N端的电子能够穿越耗尽区被吸到P端，这样才是二极管导通了。而如果反过来，N端接电源，P端悬空，那么电场方向与内电场方向相同，Pn结壁垒反而被加厚，此时电子是无法穿越过来的，所以P端测不到电压。
当电路串联一颗30M电阻进去，由于电阻过大，导致电流非常小，但是这并不影响二极管导通。
而以上结论，似乎又与书上讲的不一致，二极管如果完全导通，其压降应该大于其门槛电压0.7V或者0.3V。是不是我分析的不对呢。请指教，谢谢。

chunyang

二极管是电流型器件，满足其VA曲线是有电流条件的。

迈尔风随

串的电阻太大，通过二极管的电流太小，对照二极管电压-电流曲线就知道为什么此时的导通电压比较低了

maychang

“书上说二极管导通门槛电压硅管为0.7V左右，锗管0.3V左右，满足这个电压pn结就导通”
这仅仅是二极管最简单化的模型。实际二极管管压降与通过电流的关系并没有这么简单。

ddllxxrr

“当电路串联一颗30M电阻进去，由于电阻过大，导致电流非常小，但是这并不影响二极管导通。”

这时的二极和并没有导通，只不过是有电压降罢了

lmtgd

流过二极管只有33.33nA，根本不是它正常的工作电流，只是相当于正向1.25MΩ电阻，近似于截止。使用过用万用表测二极管的都知道，X1,X10,100,X1K,X10K测到的正向阻值是不一样的，电流越大阻值越小，电流越小阻值越大，即X1档测的阻值最小，X10K测的阻值最大。

lmtgd

晶体二、三极管都有它线性区与非线性区。

gmchen

其实楼主这个问题的关键在于如何理解“导通”这个定义。
根据半导体物理，pn结存在势垒电压，二极管加上正向电压以后这个势垒下降，流过二极管的电流按照指数规律上升。由于电流与电压是指数关系，电压对于电流就是对数关系，所以当电流增加到一定大小以后二极管的正向压降随着电流增加的幅度变得很缓慢，近似可以认为二极管的正向压降不再变化。通常定义的“导通”概念就是指这个二极管正向压降基本不变的区域，所以有所谓锗二极管的导通电压在0.2~0.3V，硅二极管的导通电压在0.7V左右这个说法。但是不到这个电压并非意味着没有电流流过二极管，只不过电流比较小而已。如果按照有无电流流过二极管来定义“导通”，那么也可以这样说：只要加上正向电压，二极管始终是“导通”的。

maychang

这是1N914二极管正向电压-电流曲线。二极管管压降是随正向电流变化的，且与温度有关。

elec32156

gmchen 发表于 2017-9-24 11:07
其实楼主这个问题的关键在于如何理解“导通”这个定义。
根据半导体物理，pn结存在势垒电压，二极管加上正 ...

如果从VI特性曲线来看的话，由于电流太小，压降也太小，并没有处在我们所定义的“导通”区，即随电流的变化电压基本不再变化这个状态。这点我也是清楚的。但是从微观理论上去分析的话，我就想不太明白了。
我说的这个“导通”也是指pn结势垒电场被抵消，由于电势垒被消除，这样N区的多子才能够被大量的吸到P端，这也模电定义的“导通了”，没错吧。
我想请问一下，如果二极管正向偏置5V时将N极悬空的话，pn结有导通吗？此时N极是有电压的，N极电压基本等于p极电压；若加反向偏置，并将P极悬空，此时P极是没有电压的。为何这样，是否是因为正向偏置能削弱或抵消这个势垒，导致N区多子（电子）被大量吸到P区，从而使N区带上正电所以电压能够传递到N端呢？这样来看是不是“导通”的？而反向偏置却不能的！因为势垒加强，抑制了多子的流动，此时的pn结呈“未导通”。这就好比接上一段金属跟接上一段塑料棒是一个道理吧。谢谢了。

maychang

elec32156 发表于 2017-9-24 20:43
如果从VI特性曲线来看的话，由于电流太小，压降也太小，并没有处在我们所定义的“导通”区，即随电流的变 ...

“我想请问一下，如果二极管正向偏置5V时将N极悬空的话，pn结有导通吗？”
N极悬空，你如何能够将二极管“正向偏置5V”？

gmchen

elec32156 发表于 2017-9-24 20:43
如果从VI特性曲线来看的话，由于电流太小，压降也太小，并没有处在我们所定义的“导通”区，即随电流的变 ...

前面半段基本同意，后面半段不敢苟同。
无论正向偏置还是反向偏置，只要进行测量，悬空的那一端的电位肯定都与接电的那一端相同，因为只要不是绝对零度，总会有载流子运动。如果不测量，载流子不运动（严格说是在统计意义上两个移动方向的载流子数量相等），也就是说都是“不导通”。
忽然想到，这个问题有点类似“薛定谔的猫”。

elec32156

maychang 发表于 2017-9-24 20:46
“我想请问一下，如果二极管正向偏置5V时将N极悬空的话，pn结有导通吗？”
N极悬空，你如何能够将二极管 ...

不好意思，可能没描述清楚，我的意思其实是在正向偏置5V的情况下，将N极断开。或者这样表达“N极悬空，P极接源5V电源正极”，感谢您的指点。

maychang

elec32156 发表于 2017-9-25 09:48
不好意思，可能没描述清楚，我的意思其实是在正向偏置5V的情况下，将N极断开。或者这样表达“N极悬空，P ...

“N极悬空，P极接源5V电源正极”
此时二极管偏置为零，没有什么“正向偏置5V”。

elec32156

gmchen 发表于 2017-9-24 22:01
前面半段基本同意，后面半段不敢苟同。
无论正向偏置还是反向偏置，只要进行测量，悬空的那一端的电位肯 ...

我的症结就在这个地方，您的意思是当P极接5V电源，N极悬空这个状态下，如果不接入表笔进行测量，N极是不存在电压的？那我是不是可以这样理解：把二极管换成一段金属导线，导线悬空端在不进行测量的时候也是没有电压的呢？我始终理解为，电源正极相当于一堆正电荷，电场由内向外辐射，会给予导体内部可移动的电子反方向的力，电子被吸引过来，导致另一端点带上正电，电源电压就传递到了这个端点。如果再把金属换成塑料棒，那内部不存在可移电子，所以电压无法传递到这个端点。
感谢您的指点。