PN結二極管經常用來制作電開關。在正偏狀態,即開態,很小的外加電壓就能産生較大的電流;在反偏狀態,即關態,只有很小的電流存在于PN結內。
當開關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閉合,回路處于接通狀態(開態);
當開關K打向B時,二極管處于反向,反向電流很。喈斢谕饣芈返拈_關斷開,回路處于斷開狀態(關態)。
V1爲外加電源電壓,VJ爲二極管的正向壓降,對矽管VJ約爲0.7V,鍺管VJ約爲0.25V,RL爲負載電阻。
在開態時,流過負載的穩態電流爲I1:
通常VJ遠小于V1,所以上式可近似寫爲:
在關態時,流過負載的電流就是二極管的反向電流IR。
假設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區向N區輸運大量空穴,N區向P區輸運大量電子。隨著時間的延長,N區內空穴和P區內電子不斷增加,直到穩態時停止。在穩態時,流入N區的空穴正好與N區內複合掉的空穴數目相等,流入P區的電子也正好與P區內複合掉的電子數目相等,達到動態平衡,流過P-N結的電流爲一常數I1。
隨著勢壘區邊界上的空穴和電子密度的增加,P-N結上的電壓逐步上升,在穩態即爲VJ。此時,二極管就工作在導通狀態。
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