二極體與整流

逆向偏壓

逆向偏壓就是把二極體接成「錯誤」方向——正端接 N 側(陰極),負端接 P 側(陽極)。此時二極體拒絕導通,表現得像一個斷開的開關。這是單向閥的「阻擋」那一半,也正是二極體能用來導向與整流的原因。

機制:外加電壓把電洞與電子從接面「拉開」,於是空乏區變得更寬、內建障壁變得更高,幾乎沒有東西能越過。會有極微小的逆向漏電流——奈安到微安等級,並隨溫度上升——但多數情況可視為零。此時的二極體,比起導體,更像一個小電容(兩個帶電區被絕緣的空乏層隔開)。

但阻擋有其極限。把逆向電壓加得夠高,接面就會崩潰,在逆向猛烈導通,這發生在「峰值逆向電壓」或崩潰電壓處。對普通二極體,這是要避免的故障(要選額定值遠高於最壞情況逆向電壓的元件);但對稽納二極體,崩潰正是其用途,是被刻意運用的。

1N4007 整流二極體的逆向額定為 1000 V。在一個逆向會看到約 340 V 峰值的市電電源裡,這麼大的裕度是刻意的——突波與尖峰絕不能達到崩潰電壓。

逆向偏壓下,二極體會阻擋——除非你超過它的額定崩潰電壓。

「完全阻擋」是理想化的說法。真實二極體在逆向會有一點漏電(升溫時更多),而且看起來像一個隨電壓變化的小電容——這在高頻時很重要,並在變容二極體中被刻意利用。