二極管是一種非線性元件，其電流與電壓之間的關(guān)系為非線性關(guān)系。二極管的伏安特性曲線是描述二極管電流與電壓之間關(guān)系的曲線，其形狀與二極管的物理特性有關(guān)。下面將就二極管伏安特性曲線進(jìn)行科學(xué)分析、詳細(xì)介紹和舉例說明。
1. 二極管的伏安特性曲線
二極管的伏安特性曲線通常指的是正向特性曲線和反向特性曲線。二極管在正向電壓作用下，電流呈現(xiàn)指數(shù)增長，而在反向電壓作用下，則呈現(xiàn)指數(shù)衰減。因此，二極管的正向特性曲線呈現(xiàn)出一個(gè)近似于指數(shù)函數(shù)的曲線，而反向特性曲線則呈現(xiàn)出一個(gè)近似于直線的曲線。
2. 二極管的正向特性曲線
二極管在正向電壓作用下，電子從n區(qū)向p區(qū)移動(dòng)，同時(shí)空穴從p區(qū)向n區(qū)移動(dòng)，從而產(chǎn)生電流。正向電壓越高，電子與空穴的移動(dòng)速度就越大，電流也就越大。但是，當(dāng)正向電壓太小時(shí)，接近0v時(shí)，電流非常小，也就看起來像是開路。為了更加清晰地觀察正向電壓和電流之間的關(guān)系，可以對(duì)正向特性曲線進(jìn)行對(duì)數(shù)化處理。下圖是常見的二極管正向特性曲線：
其中，橫軸表示正向電壓v，縱軸表示正向電流i，可以看到當(dāng)正向電壓（即軸上數(shù)值為0點(diǎn)的位置）非常小的時(shí)候，電流接近于0，然后緩慢上升，隨著電壓的增加，電流呈現(xiàn)出一個(gè)近似于指數(shù)函數(shù)的增長過程。
3. 二極管的反向特性曲線
二極管在反向電壓作用下，p區(qū)和n區(qū)之間的耗盡區(qū)變得更加寬廣，電場強(qiáng)度也就越大，同時(shí)電子和空穴的向外擴(kuò)散速度也越快。當(dāng)反向電壓繼續(xù)增加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，使得電流迅速增大，從而保護(hù)了二極管不受過大的反向電壓的損害。反向特性曲線通常也需要進(jìn)行對(duì)數(shù)化處理，下圖是常見的二極管反向特性曲線：
其中，橫軸表示反向電壓v，縱軸表示反向電流i，可以看到反向電流近似為一條直線，直到達(dá)到擊穿電壓后電流急劇上升。
4. 舉例說明
二極管伏安特性曲線在實(shí)際電路中應(yīng)用十分廣泛，例如，當(dāng)我們需要將直流電轉(zhuǎn)換為交流電時(shí)，就可以用二極管正向特性曲線來實(shí)現(xiàn)。在電路中將二極管加入一個(gè)正弦電壓信號(hào)和一個(gè)直流電源，當(dāng)正弦電壓信號(hào)為正半周時(shí)，二極管正向?qū)?，從而產(chǎn)生正向電流；當(dāng)正弦電壓信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，二極管截止，無法通過電流。這樣，我們就可以通過二極管實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電進(jìn)行半波整流的處理，得到一段純正的交流電信號(hào)。