正向导通二极管中的指数电流-电压关系

二极管电流-电压关系

当在二极管的两端施加电压时，阳极侧电压较高，阴极侧电压较低，将流过正向电流（即从阳极到阴极的电流）。如果电压增加，正向电流就会增加，这样，二极管就类似于电阻器：电压越大，电流越大。

然而，如果我们仔细观察电流增加的方式，我们会发现二极管与电阻器有很大不同。如果我们向电阻器施加稳定增加的电压，我们将获得稳定增加的电流。另一方面，对于二极管，稳定增加的电压将产生电流，该电流首先缓慢增加，然后更快，非常快。

发生这种情况是因为二极管的正向电压与其正向电流之间的关系是指数关系而不是线性关系。

下面的二极管电流 (I D ) 与二极管电压 (V D ) 关系图描绘了典型硅二极管的指数电流-电压特性。

正如您所看到的，当正向电压低于 0.5 V 时，几乎没有正向电流流动。在该区域中，电流相对于电压的增加缓慢增加。

电压变化率和电流变化率更具可比性的过渡区域从 0.5 V 左右开始。不过，这个过渡区域很窄，当 V D 达到 0.7 V 时，二极管电流增加得如此之快，以至于非常快。正向电压的微小变化会导致正向电流的较大变化。

正向电压“阈值”

如上图所示，二极管的电流和电压之间的关系不是不连续的。这种关系是指数关系而不是线性关系，但电流仍然从零平滑地增加到大值。因此，如果我们将“阈值”解释为从一种状态（例如“非导通”）到另一种状态（例如“导通”）的某种瞬时转变，则二极管的电气行为不存在真正的“阈值”。

也就是说，二极管 I-V 特性的指数性质导致电压值与实际工程工作中的阈值非常相似。因此，通常可以方便地讨论图中标出的两个电压，就好像它们是阈值一样。

个阈值 0.5V 确定从可忽略电流到不可忽略电流的转变。因此，当我们讨论实际电路而不是的科学细节时，我们可以说，典型的硅二极管在正向电压超过 0.5 V 之前不允许电流流动。

第二个阈值 0.7 V 确定 I-V 曲线斜率变得极高的点；我们可以使用 0.7V 作为全导通硅二极管压降的近似值，因为明显高于 0.7V 的电压将对应异常大的电流。

低功率二极管与高功率二极管

上图显示了硅 pn 结二极管的一般 I-V 关系，但并未指示准确的电流值。他们没有告诉我们当二极管的正向电压为 0.5 V 或 0.7 V 时，有多少正向电流流动。这是必要的，因为正向电压和正向电流之间的数值关系取决于二极管的物理尺寸。给定的二极管。

更具体地，pn结的横截面积强烈影响相对于正向电压流动的正向电流的量。因此，用于低功率应用的物理小型二极管在其正向电压为 0.7 V 时可能具有 5 mA 的正向电流，而用于高功率应用的较大二极管在 V D = 时可能具有 I D = 500 mA 。 0.7V。

I-V 曲线的温度依赖性

影响正向电压和正向电流之间数值关系的另一个因素是温度。与给定电流值对应的电压值随着温度降低而增加。换句话说，如果电路保持二极管电流为 15 mA，则二极管在 10°C 时的压降将高于其在 20°C 时的压降。

下图将这种温度依赖性描述为 I-V 曲线的水平移动。

每摄氏度，二极管的 I-V 曲线移动约 2 mV。

结论

我希望本文能够帮助您了解施加到二极管的正向偏置电压与响应该施加电压而流动的电流之间的关系。