什么是反向偏置

　　與正向偏置相比，交換電源的正、負極位置，即P區接電源負極，N區接電源正極，就構成了PN結的反向偏置。

　　在一些二極管的重要應用中，器件常常要在高阻和低阻兩種狀態之間高速交替變化。在這些應用中，電路中的某些電壓波形呈現脈沖形式，即在高電平（通常為5v）和低電平（通常為0V）之間變化的方波，這些高低電壓信號的轉換頻率是很高的，使得二極管在“開”與“關”兩種狀態之間高速轉換。一個電阻和一個硅二極管相連時，當電源電壓從0V和5v交替變化時，電阻兩端的電流也在交替變化。當e （z）=5v時，二極管處于正向偏置狀態，處于導通狀態，釘電流流過電阻，電阻兩端電壓等于5-0.7=4.3v。當e（j）=0V時．二極管處于高阻狀態，也就是截止狀態；因為沒有電流流過電阻，電阻兩端電壓等于零。這種模式非常類似于整流器的作用．這就是數字電路中的兩種極端狀態——高電平和低電平。換句話說，就是設想所合電壓值都是這兩種狀態中的一個。因為二極管在這些電路中的作用就是在不同電壓水平下導通或截止，因而這一應用也稱為開關電路。

　　典型的二極管開關電路包括兩個或多個二極管，每—個二極管與一個獨立的電壓源相連。要正確理解開關電路的操作過程，就首先要確定每一個二極管是由哪一個電壓源決定的，哪個處于導通狀態，哪個處于截止狀態。正確辨別處于哪種狀態的關鍵是：如果二極管的陽極相較于陰極電位是正的，它就處于正向偏置狀態，也就是說當二極管的陽極電位（相對于地）比陰極（相對于地）電位高，它就處于正向偏置狀態。當然，也可以說成二極管的陰極電位（相對于地）比陽極（相對于地）電位低。相反，如果想讓二極管處于反向偏置狀態，就讓二極管的陽極相較于陰極電位是負的，也相當于二極管的陰極相較于陽極是正的。

　　原理

　　PN結反向偏置時，外加電場與空間電荷區的內電場方向一致，同樣會導致擴散與漂移運動平衡狀態的破壞。外加電場驅使空間電荷區兩側的空穴和自由電子移走，使空間電荷區變寬，內電場增強，造成多數載流子擴散運動難于進行，同時加強了少數載流子的漂移運動，形成由N區流向P區的反向電流。但由于常溫下少數載流子恒定且數量不多，故反向電流極小。電流小說明PN結的反向電阻很高，通常可以認為反向偏置的PN結不導電，基本上處于截止狀態，這種情況在電子技術中稱為PN結的反向阻斷。當外加的反向電壓在一定范圍內變化時，反向電流幾乎不隨外加電壓的變化而變化。這是因為反向電流是由少子漂移形成的，在熱激發下，少子數量增多，PN結反向電流增大。換句話說，只要溫度不發生變化，少數載流子的濃度就不變，即使反向電壓在允許的范圍內增加再多，也無法使少子的數量增加，反向電流趨于恒定，因此反向電流又稱為反向飽和電流。值得注意的是，反向電流是造成電路噪聲的主要原因之一，因此，在設計電路時，必須考慮溫度補償問題。

　　二極管的反向性

　　外加反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流是少數載流子漂移運動所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止狀態。這個反向電流又稱為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。一般硅管的反向電流比鍺管小得多，小功率硅管的反向飽和電流在nA數量級，小功率鍺管在μA數量級。溫度升高時，半導體受熱激發，少數載流子數目增加，反向飽和電流也隨之增加。

　　二極管的反向特性

　　將二極管的正極接低電位點，負極接高電位點，這一狀態叫做給二極管加“反向偏置”，簡稱二極管“反偏”。這時二極管表現出的特性就是“反向特性”。現在將一只硅材料二極管，接成如下圖所示的電路，使二極管處于反向偏置，我們再來看看它的導電狀態。

　　當外加電壓從0V開始增大至幾伏時，可以看到電流表有些微偏轉，說明有微小電流通過二極管。然后將反向電壓繼續增大，在一段較大的變化范圍內，這一小電流值并沒有變化，我們稱這一電流為二極管的“反向飽和電流”。由于反向電流非常小，大約只有幾微安至幾十微安，所以在分析電路時通常都將它忽略，認為二極管是截止的。這是因為外加反向電壓與PN結內電場方向是一致的，外電場加強了內電場的影響，使PN結變得更厚了，多數載流子更是無法穿越PN結，只有極少量的少數載流子在外電場作用下通過PN結，形成極小的反向電流。

　　值得注意的是，當反向電壓繼續增大，達到幾十伏（或更高）時，電流表指示反向會電流急劇增大，且越來越大，以至在很短的時間里二極管就燒毀了。

　　這種狀態被稱作二極管“反向擊穿”，我們把開始出現擊穿現象的電壓值稱為“反向擊穿電壓”。下圖所示的曲線就表達了二極管的這一反向特性。

　　出現反向擊穿的主要原因是：當反向電壓很大時，在外電場和內電場共同作用下，PN結內共價鍵結構被“摧毀”，使大量原來被束縛的價電子在瞬間變成自由電子，載流子數量驟增，形成很大的電流。

　　所以普通二極管不應該工作于擊穿狀態。

　　不同材料組成的二極管，反向飽和電流大小不同，反向擊穿電壓的大小也不同。一般說來，硅材料二極管的反向飽和電流要比鍺材料二極管小得多，而擊穿電壓則比鍺材料二極管高一些。但同樣材料的二極管由于制作工藝的差別，擊穿電壓值也會有很大不同，所以二極管的反向擊穿電壓在數值上是差異是很大的，使用中必須注意查看《手冊》。

　　二極管在反向偏置時是什么狀態

　　在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向導電特性，這種狀態稱為二極管的擊穿。