為什麼二極體正嚮導通壓降是0V?

2020-12-23 月月說美妝

正常情況下二極體的正嚮導通壓降不可能是0V。二極體一般由矽和鍺兩種材料組成,矽材料二極體的正嚮導通壓降一般為0.5V~1.2V左右,鍺材料二極體的正嚮導通壓降一般為0.2V~0.4V左右,但是做不到零伏(理想狀態)。若使用萬用表電壓檔測量二極體的正嚮導通壓降為0V,有可能該二極體已擊穿,或者該二極體後端完全懸空(無電流),或者該二極體並聯有其它幾乎無壓降電路造成。1、二極體擊穿。二極體被擊穿時,有短路和開路兩種狀態,當二極體擊穿短路時,此時測量二極體的正向壓降確實是0V。2、二極體後端懸空(完全空載)。由於完全空載,二極體上無電流時,二極體兩端是不存在壓降的,由U=IR可知,電流I=0時,無論阻抗R多大,電壓U仍然為0。

比如5V電源串聯一個整流二極體後端完全懸空,二極體輸出端的電壓仍然為5V,只有接上負載後其輸出電壓才下降為4.3V左右。3、二極體並聯有其它電路。當電路板上的二極體並聯有其它元器件時,直接在電路板上測量其正嚮導通壓降是有可能為0V的情況。為什麼呢?因為二極體並聯的電路中幾乎無壓降。既然無壓降但是為什麼還要並聯二極體呢?有許多電路看似二極體不起作用,但是沒有這個二極體往往不能正常工作。比如上圖使用場效應管當二極體的防反接電路,使用場效應管當二極體的好處就是幾乎「零壓降」,因為場效應管的導通內阻較小,一般只有幾十mΩ,小的甚至幾mΩ。

比如導通內阻20mΩ的場效應管,工作電流為1A時,壓降只有20mV,幾乎零壓降。上圖是採用P溝道的場效應管代替普通二極體作為防反接電路,其具體工作過程為:(假設電源為10V,二極體D1的壓降為0.7V)上電瞬間,場效應管控制端G極串聯電阻R1接負極,電壓為0V,漏極D電壓為10V,S極電壓為0V,VGS=0V,場效應管截止;然後電流從二極體D1流過形成迴路,電流經過場效應管S極時,S極的電壓為9.3V,此時VGS=-9.3V,場效應管Q1飽和導通,此時二極體的壓降幾乎為零。由此可見,雖然正常工作時二極體D1的壓降幾乎為零,完全不起作用。但是去掉這個二極體就不行,去掉之後場效應管Q1永遠無法導通。

這個二極體D1起到觸發場效應管導通的作用。使用二極體時,其正嚮導通是有壓降的。這個壓降並不是0V。雖然這個壓降並不大,但在電路設計時往往不能忽略。若忽略壓降問題就有可能導致電路工作不正常。比如電源輸出電壓為5V,為了防止電源輸入端接反,在正輸入端串聯一個整流二極體給負載供電,負載端的電壓可能只有4.3V~4.5V左右了,極有可能會導致負載不能正常工作。總結:二極體是很常用的半導體元器件,由一個PN結構成,其主要特性為正嚮導通、反向截止。正常情況下二極體會有0.2V~1V左右的壓降,雖然很小,但並不是完全0壓降。若測量幾乎0壓降,極有可能是本人分析的以上幾種情況。

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