反向二極體

反向二極體的PN中兩側摻雜濃度處於接近簡併或弱簡併狀況，平衡費米能級十分接近E和E但並未進入導帶和價帶，其電流—電壓關係的分析與隧道二極體完全類似，在小的正向偏壓下，N區導帶的電子與P區價帶的空態並不處於相同能量水平，沒有隧道電流和注人電流。當正向電壓較大時，二極體正嚮導通，隨電壓增加，電流迅速增加。

反向偏置時，N區導帶電子態與P區價帶空態處於相同能量 水平，發生隧道過程，則在較小的反向偏壓下可以有較大的隧道電流，伏安特性曲線如圖所示，即在較小偏壓下，反向電流比正向電流大得多，曲線形狀好似倒置的普通PN結二極體特性曲線，故稱為反向二極體，反向二極體主要用於小信號檢波，微波檢波與混頻。由於它在圖中反向二極體伏安特性零偏壓附近電流—電壓曲線有較大的曲率，則有比點接觸二極體更優越的小信號檢波和混頻性能。

常常要用到這樣一種電源，這個電源是由不加調整的6伏或低於6伏的電源供電。溫度補償齊納二極體，不能用作電壓基準元件。這是因為電壓低於6伏它就不能正常工作。正向偏置二極體，雖可用作低壓基準元件，但其溫度係數（約一0.3%/℃）往往太大。然而，反向二極體和電阻的組合卻能有效地解決這個問題。

下圖A所示為一種典型反向二極體伏安特性曲線。如把一適當阻值的電阻R與反向二極體並聯，則網路的電流在約100毫伏的範圍內接近恆流特性（見下圖 B）。如果再串聯一 個電阻R，則保持恆流的電壓範圍還會擴大（見下圖 C）。

圖-1所示為一種簡單的串聯穩壓電源，它採用反向二極體和電阻組合網路作為基準。晶體管Q用作串聯調整管，晶體管Q用作誤差電壓放大器，這和普通電源類似。選擇串聯電阻R，使恆流區間的電壓與Q正常工作點上的基極-發射極電壓V一致。

電阻R與輸出電壓之間的關係如下：

V=V+ I ·R

因此，只要適當選擇R，輸出電壓就可在V和比最小V略低的範圍內調節。

由於反向二極體和串聯電組網路在Q基極上呈現很大的阻抗，所以輸出電壓的任何變化都毫無衰減地傳給Q的基極。這和普通電源一樣，在那裡輸出端和Q基極間接入一分壓器。該電路的增益很高，因此提高了電壓穩定性和效率；同時還減小了輸出阻抗。由於電流基準範圍大，所以，採用電流基準，而不採用電壓基準，這樣可使適用範圍擴大。

為了有效地穩壓，Q基極電壓必須保持在恆流電壓範圍內。這樣，電 路工作的溫度範圍就受到限制。只要R採用負溫度係數電阻，工作溫度範圍就可增大。這就使恆流區間的電壓與Q基極—發射極電壓保持一致性。

圖-1所示的實用電源中，與1.3千歐電 阻並聯的鍺反向二極體，其峰值電流為100微安。該網路在100—180毫伏範圍內提供的恆流為180微安。

隧道二極體：它大多由鍺、砷化鎵、銻化鎵作成，其特點是PN結兩邊的P區和N區摻雜濃度極高，空間電荷區極窄而且很傾斜，當正向電壓超過起始電壓後會產生負阻效應，而反向由於空間電荷區極窄，所以幾乎稍有電壓就發生齊納擊穿。主要用途是低雜訊放大、振蕩及超高速開關，例如負阻振蕩器，可得到超高頻的弛張振蕩。

反向二極體：它是一種特殊的隧道二極體，摻雜濃度比隧道二極體低一些，正向峰值電流較小，由於工作中沒有少數載流子參與，故頻率與雜訊性能很好，主要用於微波混頻與檢波，特別適用於零偏壓小信號檢波。

與通常使用的點接觸二極體和混頻二極體相比，作檢波器用隧道二極體電路的低峰流（常稱為反向二極體）具有顯著的優越性。主要的優點在於零偏壓附近的伏安特性有很大的曲率，尤其是當峰流尚未超過100微安時。與點接觸二極體相比，使用反向二極體檢波或混頻，在零偏壓附近可保證有低電平的散粒雜訊和1/f雜訊，當有小的正向電流流過時，就有最大麴率。偏置在正的斜率範圍內還能避免穩定性的問題。

下表列出了在零偏壓下鍺反向二極體與加有最佳偏壓點接觸二極體若干典型的檢波特性，以作比較。

可以看到：反向二極體檢波器比典型的點接觸二極體有較大的短路電流靈敏度β，而它的阻抗大小更適應於寬頻電路設計。再者，就β隨溫度的變化而論，反向二極體檢波器也只有點接觸二極體的四分之一。

與點接觸二極體相比，反向二極體的一個重要的特點是具有低的1/f雜訊，因而能在多普勒雷達系統中用作低雜訊混頻器，此系統所用的中頻在聲頻範圍內。低電平的1/f雜訊，可能是由於流過零偏壓工作的混頻器的電流很小。值得注意，在10 一10 赫附近，肖脫勢壘二極體也有可觀的1/f轉角雜訊，這是與它們的氧化物表面條件有關。雖然常把它們偏置到1毫安正向電流，使輸入和輸出阻抗減少到100歐姆，但情況仍然是如此。