一、二極管的電容效應
二極管具有電容效應。它的電容包括勢壘電容CB和擴散電容CD。
1.勢壘電容CB(Cr)
前面已經講過,PN結內缺少導電的載流子,其電導率很低,相當于介質;而PN結兩側的P區、N區的電導率高,相當于金屬導體。從這一結構來看,PN結等效于一個電容器。
事實上,當PN結兩端加正向電壓時,PN結變窄,結中空間電荷量減少,相當于電容"放電",當PN結兩端加反向電壓時,PN結變寬,結中空間電荷量增多,相當于電容"充電"。這種現象可以用一個電容來模擬,稱為勢壘電容。勢壘電容與普通電容不同之處,在于它的電容量并非常數,而是與外加電壓有關。
當外加反向電壓增大時,勢壘電容減小;反向電壓減小時,勢壘電容增大。目前廣泛應用的變容二極管,就是利用PN結電容隨外加電壓變化的特性制成的。
2.擴散電容CD
PN結正向偏置時,N區的電子向P區擴散,在P區形成一定的非平衡載流子的濃度分布,即靠近PN結一側濃度高,遠離PN結的一側濃度低。顯然,在P區積累了電子,即存貯了一定數量的負電荷;同樣,在N區也積累了空穴,即存貯了一定數即正電荷。當正向電壓加大時,擴散增強,這時由N區擴散到P區的電子數和由P區擴散到N區的空穴數將增多,致使在兩個區域內形成了電荷堆積,相當于電容器的充電。
相反,當正向電壓減小時,擴散減弱,即由N區擴散到P區的電子數和由P區擴散到N區的空穴數減少,造成兩個區域內電荷的減少,、這相當于電容器放電。因此,可以用一個電容來模擬,稱為擴散電容。
總之,二極管呈現出兩種電容,它的總電容Cj相當于兩者的并聯,即Cj=CB + CD。二極管正向偏置時,擴散電容遠大于勢壘電容 Cj≈CD ;而反向偏置時,擴散電容可以忽略,勢壘電容起主要作用,Cj≈CB 。
二、二極管的等效電路
二極管是一個非線性器件,對于非線性電路的分析與計算是比較復雜的。為了使電路的分析簡化,可以用線性元件組成的電路來模擬二極管。使線性電路的電壓、電路關系和二極管外特性近似一致,那么這個線性電路就稱為二極管的等效電路。顯然等效電路是在一定條件下的近似。
二極管應用于直流電路時,常用一個理想二極管模型來等效,可把它看成一個理想開關。正偏時,相當于"開關"閉合(ON),電阻為零,壓降為零;反偏時,相當于"開關"斷開(OFF),電阻為無限大,電流為零。由于理想二極管模型突出表現了二極管最基本的特性--單向導電性,所以廣泛應用于直流電路及開關電路中。
在直流電路中如果考慮到二極管的電阻和門限電壓的影響。實際二極管可用圖Z0112所示的電路來等效。

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在二極管兩端加直流偏置電壓和工作在交流小信號的條件下,可以用簡化的電路來等效。圖中rs為二極管P區和N區的體電阻。
三、二極管的開關特性
二極管正偏時導通,相當于開關的接通;反偏時截止相當于開關的斷開,表明二極管具有開關特性。不過一個理想的開關,在接通時開關本身電阻為零,壓降為零,而斷開時電阻為無窮大,電流為零,而且要求在高速開關時仍具有以上特性,不需要開關時間。
但實際二極管作為開關運用,并不是太理想的。因為二極管正向導通時,其正向電阻和正向降壓均不為零;反向戳止時,其反向電阻也不是無窮大,反向電流也不為零。并且二極管開、關狀態的轉換需要一定時間.這就限制了它的開關速度。因此作開關時,應選用正向電阻RF小、反向電阻RR大、開關時間小的開關二極管。
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