PN結(jié)二極管經(jīng)常用來制作電開關(guān)。在正偏狀態(tài),即開態(tài),很小的外加電壓就能產(chǎn)生較大的電流;在反偏狀態(tài),即關(guān)態(tài),只有很小的電流存在于PN結(jié)內(nèi)。
當開關(guān)K打向A時,二極管處于正向,電流很大,相當于接有負載的外回路與電源相連的開關(guān)閉合,回路處于接通狀態(tài)(開態(tài));
當開關(guān)K打向B時,二極管處于反向,反向電流很小,相當于外回路的開關(guān)斷開,回路處于斷開狀態(tài)(關(guān)態(tài))。
V1為外加電源電壓,VJ為二極管的正向壓降,對硅管VJ約為0.7V,鍺管VJ約為0.25V,RL為負載電阻。
在開態(tài)時,流過負載的穩(wěn)態(tài)電流為I1:
通常VJ遠小于V1,所以上式可近似寫為:
在關(guān)態(tài)時,流過負載的電流就是二極管的反向電流IR。
假設(shè)外加脈沖的波形如圖(a)所示,則流過二極管的電流就如圖(b)所示。
接通過程中,二極管P區(qū)向N區(qū)輸運大量空穴,N區(qū)向P區(qū)輸運大量電子。隨著時間的延長,N區(qū)內(nèi)空穴和P區(qū)內(nèi)電子不斷增加,直到穩(wěn)態(tài)時停止。在穩(wěn)態(tài)時,流入N區(qū)的空穴正好與N區(qū)內(nèi)復合掉的空穴數(shù)目相等,流入P區(qū)的電子也正好與P區(qū)內(nèi)復合掉的電子數(shù)目相等,達到動態(tài)平衡,流過P-N結(jié)的電流為一常數(shù)I1。
隨著勢壘區(qū)邊界上的空穴和電子密度的增加,P-N結(jié)上的電壓逐步上升,在穩(wěn)態(tài)即為VJ。此時,二極管就工作在導通狀態(tài)。
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