Fuh-cheng Jong

第貳章二極體Reference Book ： • Microelectronic Circuits by Adel S.Sedra and Kenneth C. Smith• Microelectronics by Jacob Millman• Semiconductor Devices Physics and Technology by S. M. Sze

Fuh-cheng Jong

p － n 接面觀念• 空乏區（ Depletion Region ， Space Region ， Transition Region ）： 當 p 型半導體與 n 型半導體相接合時， n 型半導體多的游走電子會往 p 型半導體方向 漂移，並與 p 型半導體內游走的電洞結合，而形成電中性。於是靠近接面處的 n 型 與 p 型的半導體失去這些可以自由運動的電子或電洞，成為帶有電荷的離子團，稱 為未被遮避的電荷，或者是空乏區！ 空乏區的電荷密度與接面的分佈圖常與佈植的雜質濃度分佈相關，常見的有步階 式或線性分佈等！ 這段區域的寬度只有零點幾個微米，在今天的深次微米的現在，寬度可能會更窄 ！此外，以前貝爾實驗室的奧爾就發現了這段區域的光電現象（雖然效率很差）， 不過他的發現被應用到了今天，就是所謂的太陽電池。• 空乏區寬度的建立： 由於 p ≈ Na ， n ≈ Nd ，對於透過 Poisson equation ，可以寫出下列的方程式：

，而且 E 。

dxx

x0

V2

2

2

X

V

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p － n 接面觀念hole electron

donoraccept

p type n typespace regionjunction

charge density

-+

-

+

electric field E

electric potential V

V=0 Vo

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幾個不同型態的 p － n 接面• 斷裂式接面：右圖表示斷裂式接面熱平衡下的空 乏區空間電荷分佈與電場分佈圖。

利用卜松方程式 ▽ 2V ＝

∴ ▽2V ＝ － Xp≦X ＜ 0

▽2V ＝ 0≦X≦Xn

∵ NAXP ＝ NDXn （空間中的正負電荷必須相等） 整個空乏區的寬度 W ＝ Xp ＋ Xn

－ Xp≦X ＜ 0

0 ＜ X≦Xn

X ＝ 0

＋ X－

-xp

xn

ND

NA

W

-Em

X

area=Vbi

空乏區p 型

中性區n 型

中性區

W ＝ √ 2SVbi NA+ND

q NAND

－

－ qNA S － qND S

S

A

S

Dm

nS

D

S

Dm

S

pA

xqNxqNE

xxqNxqN

EXE

xxqN

dxd

XE

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-xp

xn

2S （ Vbi ＋ VX ） q NA

幾個不同型態的 p-n 接面• 單邊斷裂式接面：右圖表示單邊斷裂式接面熱平 衡下的空乏區空間電荷分佈與 電場分佈圖。

＋ X －

ND

NA

W

-Em

X

area=Vbi

空乏區

p 型中性區

n 型中性區

∵W ＝ √ 2SVbi NA+ND

q NAND

當 ND ＞＞ NA Xn ＞＞ Xp

VX ＋ Vbi ＝qNAW2

2S

Em ＝ ，

V ＝

qNAWS

當外加逆偏壓電壓 V ，將使空乏 區變的更寬，所以空乏區的寬

度將變成 √2S （ Vbi ＋ VX ） q NA

∵W

Xn

√ 若外加電壓為順偏， Vx 為負，若外加電壓為逆偏， Vx 為正

S Em2

2qND

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幾個不同型態的 p － n 接面• 線性梯度接面：右圖表示單邊斷裂式接面熱平 衡下的空乏區空間電荷分佈與 電場分佈圖。 ND

NA

-Em area=Vbi

空乏區p 型

中性區n 型

中性區

利用卜松方程式 ▽ 2V ＝－ ＝－ a ：雜質梯度 － ≦ X ≦

S

axS

＋ X－

－ w/2 w/2

W W 2 2

X

Em （ X ）＝－

the max field at x ＝ 0 ， Em ＝

Vbi ＝ ＝

qa (W/2)2 － X2 S 2

qaW2

8S

W＝ 12SVbi

qa

－ w/2 w/2W

kT aWq 2ni

ln

qaW3

12S

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p － n 接面電容• p － n 接面電容分成兩種，分別是空乏區電容與擴散電容兩種！空乏電容： 定義 CT ＝ | | i ＝ CT| | 以單邊斷裂式接面為例： Q ＝ qNDWA （ A 表空乏區面積， W 表空乏區寬度）

∴ CT ＝ | | ＝ qNDA | | 其中 | | ＝ ， CT ＝ ＝ A

擴散電容： CD≡ ＝ ＝ g ∴ CD ＝ ＝

Total capacitor ＝ CD ＋ CT

dQdV

dQdV

dW S SAdVj qNDW W

dQdV

dWdVj

S

2qND （ V ＋ Vbi ）√dQ dIdV dV

I VT R

-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

VBI

CJ

VD

CT

CD

轉換區

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p － n 接面整流器

順向偏壓

逆向偏壓

ohmic contact

cut-in

理想的二極體

實際的二極體

leakagecurrent

加偏壓的 p-n 接面（左圖）、二極體的符號（中間圖）與特性曲線圖（右圖）要注意的是左邊圖的接點是歐姆接觸，所謂的歐姆接觸的意思是指它並不具備整流功能，它只有單純的低電阻而已！

p n

p n

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二極體（順向偏壓）少數載子的儲存二極體若順向偏壓時，接面的能障會降低，因此 p 端的電洞會跨過空乏區而湧入ｎ端內，這些湧入的電洞以 pn’ 來表示，也就是 pn’ ＝ pn － pn0 （ pn 為 n 端內所有的電洞， pn0 表示 n 端內原有的電洞） ，隨著深入 n 端距離的增加，電洞因為復合而漸減少，而且是指數衰減，若用數學式表示就是： np(0) ：電子在 p 型材質，距空乏區 xp ＝ 0 的濃度 Lp ：電洞的平均擴散長度 Dp ：電洞的擴散係數 p ：電洞的復合時間

濃度pn(0)

n type

x ＝ 0

p type

np(0)

np0

np n’p

pn0

p’n

pn

x

2

10

'' 0

PPP

nn

Lx

nn

DL

pxpepxp p

Fuh-cheng Jong

二極體（逆向偏壓）少數載子的儲存二極體若順向偏壓時，接面的能障會增加，因此 p 端的電洞會更難跨過空乏區，接面附近多數載子的數量會被外加電壓產生的電場吸引而減少到接近零左右，隨著距離增加而逐漸回到常態，也就是 np0 與 pn0 。

濃度

n type

x ＝ 0

p type

np0

np

pn0

pn

x

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∵pp0np0 ＝ ni2 ， pp0≈NA ， nn0≈ND ， Vbi ＝ ln Vbi ＝ ln

nn0 ＝ np0e ，同理， pp0 ＝ pn0e 。 ∴ V修正成 V － Vbi （表示外加正偏壓）時， nn0 與 pp0修改成 nn 與 pp （ nn 、 pp 分別表示 非平衡狀態【因為現在外界加上偏壓】下空乏區 n 端與 p 端邊界上的電子與電洞

密度），上面的方程式可以修正成 nn ＝ npe 。

在 p 端（ x ＝－ xp ）空乏區邊界電子密度 np ＝ np0e np － np0 ＝ np0 （ e － 1 ）

在 n 端（ x ＝－ xn ）空乏區邊界電子密度 pn ＝ pn0e pn － pn0 ＝ pn0 （ e － 1 ）

qVkT

kTq

二極體的電流

qVbi

kT

qVbi

kT

NAND

ni2

kTq

nn0

np0

q （ Vbi － V ）kT

qVkT

qVkT

qVkT

p n

1018

1010

1002

pp0

ni

np0(eqV/kT-1)

np

np0

VF

nn0

pn0

pn0(eqV/kT-1)

pn

p n

1018

1010

1002

pp0

ni

np

np0

VR

nn0

pn0pn

w w

Fuh-cheng Jong

• 理想狀況下：二極體的電流都是來自中性區，空乏區內並沒有電流產生。• 中性區內並沒有電場。• 理論上，二極體的電流與電壓關係式大致為： ＝ I0 為逆向飽和電流。

T 為絕對溫度，攝氏溫度轉換成絕對溫度的算法是 T ＝ 273 ＋℃，例如在 27℃下，相當等於 300oK 。所以 VT ＝ 0.026V ，也就是一個電子在室溫下的能量大約等於 26mV 。透過公式，它的曲線在第八頁投影片也提到：

二極體的電流（續）

cut-in

理想的二極體

實際的二極體

leakagecurrent

工業界的看法，定義文件是否導通，是以電流大小超過 1A 作為判斷的依據，對於矽質的二極體而言，它的導通電壓又稱為切入電壓，大約為 0.5伏左右，對於鍺質材料大約是 0.3伏。這個切入電壓物理意義是由 Vbi 加上二極體的電流乘上二極體的阻抗所構成的。因此，切入電壓會與不同的製程條件而有所不同！

1 ， for Ge

2 ， for Si

TV

eII

T

V

V

T

11600

10

Fuh-cheng Jong

二極體的電流（續）當加在二極體兩端電壓為正向偏壓，而且逐漸增加時，可以看到電流以指數增加方式竄昇。當加在二極體兩端電壓為反向偏壓時，雖然逐漸增加，但是電流卻沒甚麼改變，一直保持在 I0 （大約是 10-12 等級）左右，若逆向偏壓不斷的增加，會看到電流會突然增加，這時候的二極體己經進入崩潰區。在正偏壓時，電流隨偏壓增加而指數性增加，透過二極體電流公式：

， ；

經驗上，矽二極體的逆向飽和電流與溫度的關係十分密切，大概是溫度每增加10℃，逆向飽和電流就會增加一倍，也就是：

I0’ ＝ I0 × （ 2 ），從上面的公式可以看出來，假如一個矽二極體在 27℃環境下操作，因某些原因，使得週遭的溫度上昇到 87℃或更高，將會造成矽二極體的逆向飽和電流增加了 64倍之多，這將使得整個電子系統可能因此而失效，甚至造成永久的毀損，因此散熱也成為電子工程師必須注意的一件事，習慣上，矽元件的操作溫度以不超過攝氏 120 度為原則。此外，溫度每增加 1℃時，切入電壓會降低 2.5mV ，先假設有一個二極體在 25℃環境下操作，週圍的溫度卻因故而上昇到 85℃，可以想像的是切入電壓降低 0.15v ，而逆向飽和電流也增加了 64倍，所以流過二極體的電流增加的更嚴重，造成二極體的溫度上昇越嚴重，於是更增加了逆向飽和電流與降低切入電壓，如此的惡性循環下，最後造成了二極體燒毀。

T － T0

10

10

TV

V

eII I

V

V

eI

V

IR T

T

V

V

T

1

0

1

Fuh-cheng Jong

二極體的電流（續）例：室溫下，有兩個矽二極體反向串接在一起，一個 5伏的電池也被串，接在這個電路上，求每個二極體的跨壓。（解）：由於這兩個二對於二極體是反向串接在一起的，所以導通的電流被逆偏壓的二極體限制，所以是飽和電流 I0 ，因為二極體的電流公式是：

， ∵是矽質材料的二極體， ∴等於 2 ，

D1 的跨壓 VD1 ＝ 2×0.026×ln （ 1+1 ） VD1 ＝ 0.052×ln2 ＝ 0.036伏， 另一個逆偏壓的二極體跨壓 VD2 等於 5 － VD1 ＝ 4.964伏

在本例題中，若改成 87℃下，逆偏的鍺二極體與順偏的矽二極體串接，那麼每個二極體的跨壓又是多少？您會作嗎？

D1 D2

5V

1ln

1

0

0

I

IVV

eII

T

VV

T

Fuh-cheng Jong

崩潰二極體專門設計操作在崩潰區的二極體稱為累增二極體、崩潰二極體或是齊納二極體。它的特色是使二極體的操作電壓幾乎是固定，而且與電流無關，這種元件的符號畫在下圖右邊，它的特性曲線則是在左手邊，從圖可以看出來崩潰二極體在崩潰區時，電壓 VZ 的變化十分有限，電流的變化卻從 IZK 到 IZ 。二極體崩潰，完全都是在空乏區發生時，與中性區無關！崩潰原理：

(1)累增崩潰（ avalanche breakdown ）： a. 載子因外界的電壓而高能量。 b. 載子與晶體內的原子相撞，並把共價鍵撞斷，因此釋放出電子或電洞對出來，新撞

出來的電子電洞對因為從原先的載子穫得能量 之外又從外界的電場重新穫得能量再一次撞擊晶體 內的原子，如此又撞出新的電子電洞對，有如連鎖 反應 一般，稱為累增崩潰。(2) 齊納崩潰（ zener breakdown ）： 因為外加的電場夠大，大到足以 把空乏區內的共價鍵拉斷而釋放 出電子或電洞對出來，這種過程 和載子與晶格碰撞無關，完全是 大電場的作用造成的現象，稱為 齊納崩潰。一般而言，摻雜的濃 度越高，空乏區的齊納崩潰電壓會越大（ Why? ）

V

I

VZ

IZK

IZ

IZ

VZ

+

－

Fuh-cheng Jong

崩潰二極體的溫度效應二極體的崩潰電壓與溫度的關係大致上是以崩潰電壓作為參考電壓，若超過 6 伏特，崩潰電壓將隨溫度增加而提高，因為這時候主要是累增崩潰造成的，若崩潰電壓低於 6 伏特，崩潰電壓將隨溫度增加而降低，因為這時候主要是齊納崩潰造成的。一般的變動大致是 ± 0.1 ％／℃。一般的溫度補償二極體是把正溫度係數的齊納二極體與負溫度係數的順偏二極體串聯起來，彼此抵消掉二極體的溫度效應（如下圖）。

例題：室溫下有兩個矽二極體反向串接（如下圖） ，並接上一個 6V 電池，己 知逆向飽和電流是 10nA ，若齊納崩潰電壓是 10V ，求每個二極體的電壓 與電流，又若齊納崩潰電壓是 5V ，求每個二極體的電壓與電流。

（解）假設二極體導通電壓是 0.6V

∵齊納崩潰電壓是 10V ，所以二極體並未崩潰， 因此解法與第 14頁的例題相同， I ＝ I0(eV/2V － 1) V ＝ 2VT ln （ 1+ ）， I ＝ I0 ， VT=0.026

∴順偏二極體的跨壓 VD1 ＝ 0.036 ，另一個逆偏二極體 的跨壓 VD2 ＝ 6 － 0.036 ＝ 5.964V 齊納崩潰電壓是 5V ，所以先假設二極體已經崩潰了， ∴另一個順偏二極體的跨壓 VD1 ＝ 6 － 5 ＝ 1 再利用二極體的電壓電流公式：

I ＝ 10-8× （ e － 1 ）＝ 2.25A

T II0

10.052

VD2

VD1

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二極體的負載線下圖是二極體與電阻的串聯電路，根據柯西荷夫電壓定理得到 v ＝ v － i RL ， RL

表示負載電阻，將二極體的特性曲線與電阻的特性曲線重疊，可以得到右下圖

RL

VO

V1 V

I

二極體特性曲線

電阻特性曲線

Q

V1

V1/RL

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V

I

二極體特性曲線

下半部不見了！

t

VO

V1

二極體的半波整流電路下圖是二極體與信號源的串聯電路，若輸入電壓源是一個正弦函數波形，從二極體的特性曲線得到信號源的負電壓部份被濾掉了，所以輸出的部份只剩下正弦波的上半部份，也就是橄欖色的部份。綠色的放大鏡可以很清楚看到輸出電壓的一部份被二極體濾掉，呈現出一個去除下半部的函數波形。

VO

V1sinwt

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二極體的模型由於二極體的切入電壓與二極體本身的電阻，使得實際上的二極體無法像理想二極體的切入電壓為零，導通後曲線斜率為無限大，對此，我們重新思考修正二極體的寄生元件，並把它畫在下面。

I

Vr

V

RR

RF

0

實際的二極體曲線圖

RF＜＜ 1

Vr≈0.6V

順偏時的二極體等效電路

RR ＞＞ 1

Vr ＞＞ 1

反偏時的二極體等效電路

RR

DR

RF

Vr≈0.6V

DF

順偏反偏都能適用的二極體等效電路模型，圖中的兩個二極體可以看做是理想的二極體

Fuh-cheng Jong

二極體的模型

RS D1

RS D2

V1

V2 R

Vo

V

RS Vr RF

D2

RS

I2=0

R

VO

I

D1 D1

RS Vr RF

I/2 D2

RS Vr RF

I/2

V

VO

R

I

例：請計算左下圖的輸出電壓 VO；己知 V1 ＝ V2 ＝ 0 ， V1=V 、 V2 ＝ 0 ， V1 ＝ V2 ＝ V

（解） 如果每一個輸入電壓都是 0伏的話，每一個二極體將不會有任何電壓跨在 上面因此輸出電壓也都是 0V 。 V1 ＝ V ， V2 ＝ 0 ，假設 D1 順偏， D2 逆偏左圖線路可以重畫成中間的線路 ，也就是把 D2拿走，所以從 KVL 可以得到 I ＝（ V － Vr ） / （ RS ＋ RF ＋ R ） ，∵ V ＞ Vr ，∴ I ＞ 0 ，也就是 D1 為順偏。 VO ＝ I×R ＝ R(V-Vr)/(RS+RF+R) ＞ 0 ，∴ D2真的是逆偏，符合最初的假設 V1 ＝ V2 ＝ V ，假設 D1 與 D2都是順偏 ， 左圖線路可以重畫成右圖的線路 ，從 KVL 可以得到 I ＝（ V － Vr ） / （（ RS ＋ RF ）／ 2 ＋ R ） ∵ V ＞ Vr ， ∴I ＞ 0 D1 與 D2都是順偏，符合最初的假設。

Fuh-cheng Jong

二極體的切換時間二極體從反偏狀態被推動到順偏狀態，一定會產生延遲，相反的，從順偏被推動到反偏狀態，也一定會產生延遲，這些延遲的原因都是為了儲存載子到接面或去除接面內的儲存載子所造成的延遲。至於延遲的時間長短，是由外界供應的電流大小來決定的，也就是 Q ＝ I t ， Q則在下面的式子說明。

Vi

VF

0

－ VR

t1t

t

t

t

pn － pn0

0t1 t2

接面處

iIF≈

VF

RL

0

－ IR≈VR

RL

V 0

－ VR

順偏 少數載子儲存， ts

變遷間隔， tt

t1 t2

0.1IR

儲存時間：介於 t1 與 t2之間的時間變遷時間： t2 到二極體恢復正常所須要的時間

VRLVi

I＋ －

21

0

''

0''

)0()0(

0

PPP

npL

x

n

nnL

x

nn

DL

pAqLdxeAqpQ

pxpepxp

p

p

Fuh-cheng Jong

柯西荷夫電流定理柯西荷夫電流定理（ KCL ）任何時刻下，流向一節點的所有電流的和一定為零例：

根據 KCL 理論，流向點 A 的總電流： I2 ＋ I3 ＋ I4 ＝ 0 與 I5 ＋ I3 ＋ I4 ＝ 0也就是 I2= － I3 － I4 與 I5= － I3 － I4 換言之， I2=I5 ！

Z1

Z2

Z3 Z4I1 I3 I4

I2

V

A

B

I5

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柯西荷夫電壓定理柯西荷夫電壓定理（ KVL ）任何時刻下，環繞一回路的各項壓降總和一定為零

＋

－

＋

－

－ ＋

Z1

Z2

Z3 Z4V1 V3 V4

V2

V

Loop 1

Loop 2＋ －

＋

－

例：

根據 KVL 理論， Loop 1 的總電壓： V1 ＋ V2 － V3 ＋ V ＝ 0與 Loop 2 的總電壓： V3 － V4 ＝ 0 Loop 1 得到 V3-V1-V2 ＝ V由 Loop 2 得到 V3 ＝ V4

電壓同方向為正，異向為負

Fuh-cheng Jong

單方向導通是二極體最重要，也是最主要的功能，利用這個特性可以把交流電整流成直流使用，常用的應用電路有下列三種：先透過變壓器將市電（ 110伏）轉換成需要的低電壓、例如 9 伏，再以單一個二 極體整流，將負電壓去除（見圖 B粉紅色線），再以大的電容（一般都是用電解 質電容）來修正電波波形，降低交流的特性（見圖 B黑色線），要注意的是電解 質電容是有極性的元件，正負腳位不得互換，選購的電容量大約在 1000～ 3000F （單作為微法拉）左右，耐壓最好是操作電壓的 3 倍以上（ Why? ）。

電容越大，濾波效果越好，因為圖 C 的黑色線是

呈指數衰減（ ）中的指數 RC項，所以 RC越大，黑色線的斜率會越小，理想狀況是 斜率為零，就是理想的直流。

二 極體的應用

VIN

VA

VOUT

電容充放電以 修正交流電波

圖 B

t

t

t

C RL

DVOUT

圖 A

VIN

VA VOUT1

e RC

t

Fuh-cheng Jong

先透過變壓器將市電（ 110伏）轉換成需要的低電壓、例如 9 伏，再以兩個二 極體整流（圖 A ），當 VA 是正弦波上半段電壓時， VB則是正弦波下半段電壓， 相對的零電位是位於 VG 的位置，與上一個整流電路不同的是 VA 的振輻是上一 個整流電路 VA 的一半，因為這兒使用輸出是三端的變壓器。 當 VA 是正弦波上半段電壓時， D1開始導通，由於 VB 是處於正弦波下半段， D2

關閉；電壓圖 B類似正弦波上半段（粉紅色線）的第一個濾波就是 VA 電波透過 D1產生的，當 VA 轉換成正弦波下半段電壓時， D1開始關閉，由於 VB 正處於正 弦波上半段， D2開始導通，電壓圖 B類似正弦波上半 段（粉紅色線）的第二個濾波就是 VB 電波透過 D2產 生的。產生的濾波再並聯大電容（與上一個電路的電 容相同）來修正電波波形，降低交流的特性（見圖 B 黑色線），如此週而復始，就可以得到近似直流的電 源。

二極體的應用（續）

C RL

D1

D2

VOUT

圖 A

VIN

VA

×

VIN

VA

VOUT

電容充放電以 修正交流電波

圖 B

t

t

tVB

×

VG×

Fuh-cheng Jong

二極體的應用（續）

圖 A

VIN

VA

VOUT

電容充放電以 修正交流電波

圖 B

t

t

t

D4 D1

D2 D3

C RL

VOUT

VINVA

VB

×

×

先透過變壓器將市電（ 110伏）轉換成需要的低電壓，再以四個二 極體構成的 橋式整流子（圖 A ）整流，當 VA 是正弦波上半段電壓時， VB看成是相對零電 壓。同理，當 VB 是正弦波上半段電壓時， VA看成是相對零電壓。和上一頁投 影片的電路不同的地方是這個電路設計的讓整個電源供應變的更有效率。 相 對的零電位是位於 VA 或 VB 的位置，與上一個整流電路不同的是 VA 的振輻是上 一個整流電路 VA 的兩倍，因為這兒使用輸出是兩端的變壓器。 當 VA 是正弦波上半段電壓時，電流的流通方式以綠色的線段畫出，圖 B 的電壓 類似正弦波上半段（紅色線）的第一個濾波就是 VA

透過 D1 與 D2產生的，當 VA 轉換成正弦波下半段電壓 時， VB 正處於正弦波上半段， D3 與 D4開始導通（粉 紅色線），圖 B 電壓類似正弦波上半段（紅色線）的 第二個濾波就是 VB 電波透過 D2 與 D4產生的。產生 的濾波再並聯大電容 C （與上一個電路的電容相同） 來修正電波波形，降低交流的特性（見圖 B黑色線）

- +

Fuh-cheng Jong

一些範例右圖是一個齊納二極體的應用電路，假設崩潰電壓是 6.8伏， RL ＝ 2k ， R ＝ 0.5k －－二極體的跨壓；若 RL改成 0.5k ，二極體上的跨壓又是多少？解：假設齊納二極體處於崩潰點，因此齊納二 極體的壓降等於 6.8伏，也就是 R 的壓降等 於 10 － 6.8 ＝ 3.2伏，因此總電流 I 等於 3.2÷0.5 ＝ 6.4mA 6.4mA 是流過齊納二極體與 RL 的整個電流 和，而流過 RL 的電流為 6.8÷RL ＝ 3.4mA ，因此理論上，流過齊納二極體的電流等 於 6.4 － 3.4 ＝ 3mA 假設齊納二極體處於崩潰點，因此齊納二 極體的壓降等於 6.8伏，也就是 R 的壓降等於 10 － 6.8 ＝ 3.2伏，因此總電流 I 等於 3.2÷0.5 ＝ 6.4mA 這 6.4mA 是流過齊納二極體與 RL 的整個電流和，而流過 RL 的電流 為： 6.8÷RL ＝ 13.6mA ＞ 6.4mA （不合理），因此齊納二極體並未處於崩潰狀 況，所以齊納二極體處於尚未崩潰的高阻抗狀況，也就是開路，所以流 過 R 的電流為 10÷ （ 0.5 ＋ 0.5 ）＝ 10mA ， RL 的跨壓等於 10mA×RL ＝ 5V ， 也正是齊納二極體的跨壓。

Ｖ

10V

R 0.5k

VZ ＝ 6.8V RL

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一些範例某並聯電壓的調整器是以一個齊納電壓為 6.8V 的齊納二極體作成的，又知該齊納二極體與負載 RL 並聯後，再串聯一個能提供 20mA 的定電流源，己知在此操作電流附近的齊納電阻不會超過 5 ，若調整器接上2k200的負載，請問輸出電壓各會是多少伏特？

（解） RL ＝ 2k ， iL ＝ ＝ 3.4mA ，也就是

齊納二極體內減少了 3.4mA 輸出電壓下降了 3.4×5 ＝ 17mV

RL ＝ 0.2k ， iL ＝ ＝ 34mA 20mA≧ 齊納二極體並沒有

在崩潰區，它應該在開路狀態， ∴輸出電壓等於 20mA×0.2k ＝ 4V ， 齊納二極體輸出電壓下降了 6.8 － 4 ＝ 2.8V

20mA

6.8v RL

6.82

6.80.2