二極體與整流
二極體 I-V 特性曲線
若把二極體的電流(縱軸)對其兩端電壓(橫軸)畫出來,得到的不是電阻那種直線,而是一根曲棍球桿。這條曲線,即 I-V(電流—電壓)特性曲線,把二極體的全部個性畫在一張圖上:在逆向與小的順向電壓下平坦且近乎零,一旦越過導通的膝點便突然急遽上衝。
順向部分遵循蕭克利二極體方程式:I = Is times (e^(V/(n times VT)) - 1),其中 Is 是極小的漏電流,VT 是「熱電壓」(室溫下約 26 mV),n 是接近 1 到 2 的修正因子。重點在於那個指數:電壓每固定增加一步,電流就成倍上升。0.7 V 附近那道陡峭的牆,正是我們能假裝電壓「卡」在那裡的原因。往左看,逆向偏壓給出近乎平坦的微小漏電——直到曲線在崩潰電壓處驟然下墜。
在實際設計中,真正重要的是曲線在工作點的斜率。因為它是彎曲的,二極體的等效電阻會隨電流改變:導通處陡(電阻低),阻擋處平(電阻極大)。這個變動的斜率,稱為動態電阻或小訊號電阻(在電流 I 下約為 26 mV / I),正是二極體用來塑形訊號的方式,也是為何需要用簡單模型來近似這條曲線。
在 1 mA 時動態電阻約為 26 mV / 1 mA = 26 歐;在 10 mA 時降到約 2.6 歐。所以二極體載的電流愈大,對微小擾動而言就愈像一條導線。
I-V 曲線的斜率決定二極體的小訊號電阻,約為 26 mV / I。
那個指數陡到:不講明電流與溫度,把 Vf 讀到小數三位毫無意義。標示二極體電壓時務必附上測試電流,例如「10 mA 時 0.7 V」。
又称
另见