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MC1-1134-硅整流二极管的正向导通压降大约为

MC1-1134 解析硅整流二极管正向导通压降约 0.7 伏。文中从 PN 结势垒与材料禁带宽度解释硅 0.7 伏、锗 0.3 伏的由来,给出含限流电阻的电流算式,并说明数十毫伏属于热电压量级、1000 伏是反向耐压,两者与正向压降不是同一参数。

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【题目编号】MC1-1134

【题目】硅整流二极管的正向导通压降大约为:

【答案】A

[A]0.7 伏

[B]0.3 伏

[C]数十毫伏

[D]1000 伏

考点速览

这道题考二极管正向导通压降的数量级,属于半导体器件最基本的参数记忆。二极管、三极管、稳压管的各类压降数值,是看电路图、算工作点、调试实物时天天要用的东西。题目把硅管、锗管、微小电压和上千伏这几个数量级并列,目的就是看考生能不能把"正向压降"和"反向耐压"这两类完全不同的参数区分开。

原理与依据

二极管的核心是一个 PN 结。正向偏置时,外加电压要先抵消结区由载流子扩散形成的势垒(内建电势),电流才开始明显增大,这个门槛就是正向导通压降。势垒高低由半导体材料的禁带宽度决定:硅的禁带宽度约 1.12 eV,锗约 0.66 eV。禁带越宽,势垒越高,导通门槛也越高。工程上取硅二极管正向压降 0.6~0.7 V,习惯记作 0.7 V;锗二极管 0.2~0.3 V,习惯记作 0.3 V。

这个压降不是常数。电流增大时压降略有上升;温度升高时压降下降,硅管大约每升高 1 ℃ 降低 2 mV。做电流估算时通常按固定值处理:电源 5 V 经 1 kΩ 限流电阻接硅二极管到地,二极管压降约 0.7 V,电阻上电压为 5 V − 0.7 V = 4.3 V,电流 I = U/R = 4.3 V ÷ 1000 Ω = 4.3 mA,量纲是安培。

反向特性是另一套参数。反向偏置时只有很小的反向饱和电流通过,硅管在纳安量级,锗管在微安量级,相差两三个数量级,这也是锗管漏电大、温度稳定性差的原因。反向电压加到一定程度会出现击穿,此时的电压叫反向击穿电压,与正向导通压降在物理含义、符号方向、数值量级上都毫无关系。

逐项辨析

选项 A 正确。硅整流二极管的典型正向导通压降就是 0.7 V 左右,这是最常用的一个数量级,答案是它。

选项 B 错误。0.3 V 是锗二极管的典型值,把它安到硅管头上属于材料张冠李戴。这两个数字必须成对记:硅 0.7 V、锗 0.3 V,谁也不能替谁。

选项 C 错误。数十毫伏这个量级不是二极管正向压降。它更接近室温下 PN 结的热电压 kT/q,数值约 26 mV;晶体管在放大区工作时,基极-发射极电压变化约 60 mV 会使集电极电流变化十倍,也是这个量级。引线电阻和接触电阻上的压降同样只有毫伏级,与结压降不是一回事。

选项 D 错误。1000 V 是反向击穿电压的量级,例如常见的 1N4007 整流管反向耐压就是 1000 V。虽然单位和正向压降一样都是伏特,但它描述的是反向能承受多高的电压,不是正向导通时损失多少电压,量级差了三个数量级,含义也完全不同。

易混淆点

最需要分清的是正向压降与反向耐压。前者是正向导通时管子两端的电压损失,决定损耗与信号幅度损失;后者是反向能承受的最高电压,超了就会击穿损坏,选管时按电路最高反向电压留一倍以上余量。

材料之间的差异同样重要。硅管压降高、漏电小、温度稳定,是整流与一般电路的主力;锗管压降只有一半左右,适合微弱信号检波,但漏电大、怕热。第三类容易被忽略的是肖特基二极管(Schottky diode),它用金属与半导体接触形成势垒,压降只有 0.2~0.5 V,开关速度也快,常用于低压大电流整流和高频检波,与普通硅 PN 结不是同一类器件。

应试要点

三个数字背死:硅 0.7 V、锗 0.3 V、热电压约 26 mV。凡题目问"正向导通压降",答案一定在这个毫伏到一伏的范围里,出现几十伏、上千伏的一律是反向耐压或别的参数,直接排除。

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