2.2.3 稳态特性

功率二极管的稳态特性主要是伏安特性，即流过二极管的电流与其两端电压之间的关系。图2.2给出了二极管电压和电流的参考方向，图2.3给出了功率二极管的伏安特性曲线。稳态时二极管的两端电压u与流过的电流i之间的关系为

式中，I_S为反向饱和电流；U_T为温度电压当量，在常温27℃时为26mV。

当u为正值并大于0.1V时，根据式（2.1）可得二极管流过正向电流近似为

由式（2.2）可知，i_F随着其两端电压的增加指数上升，这就是二极管的正向偏置特性，或称为正向导通特性。当外加电压大于门槛电压U_th时，二极管才开始导通，此后电流迅速上升。如果外加电压小于U_th，那么外电场还不足以削弱内电场，此时正向电流为零。上述现象可以近似认为是扩散电容的充电电压不够大，相应的扩散现象产生的增量电荷ΔQ还不足以填满耗尽层，无法使PN结导通。一般功率二极管的门槛电压约为0.2～0.5V。

当PN结施加反向电压时，u为负值，二极管流过反向电流i_R。类似地，当u<-0.1V时，根据式（2.1）可得i_R的近似表达式为

由式（2.3）可见，i_R近似为恒定电流，称为漏电流，一般很小，在几微安到几毫安范围内。当反向电压超过击穿电压U_B后，二极管将被击穿，反向电流迅速增加。

功率二极管的伏安曲线受温度影响较大。温度每升高10℃左右，反向饱和电流将增大一倍。此外，温度升高时，二极管的正向伏安特性曲线左移，正向导通压降减小，呈现出负温度系数，这对大电流场合下使用多个二极管并联均流是不利的。

为方便后续分析，可以将二极管当作理想器件，其伏安特性曲线可以简化为如图2.4所示曲线，即门槛电压U_th=0V，i_R=0A，i_F不随u变化，U_B为无穷大。