反向二極管

反向二極管的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_c和E_v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管完全類似，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，二極管正向導通，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1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結二極管特性曲線，故稱為反向二極管，反向二極管主要用於小信號檢波，微波檢波與混頻。由於它在圖1中反向二極管伏安特性零偏壓附近電流—電壓曲線有較大的曲率，則有比點接觸二極管更優越的小信號檢波和混頻性能。 ^[1] 

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。温度補償齊納二極管，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。正向偏置二極管，雖可用作低壓基準元件，但其温度係數（約一0.3%/℃）往往太大。然而，反向二極管和電阻的組合卻能有效地解決這個問題。

圖1中A所示為一種典型反向二極管伏安特性曲線。如把一適當阻值的電阻R₁與反向二極管並聯，則網絡的電流在約100毫伏的範圍內接近恆流特性（圖1中 B）。如果再串聯一個電阻R₂，則保持恆流的電壓範圍還會擴大（圖 1中C）。

圖2所示為一種簡單的串聯穩壓電源，它採用反向二極管和電阻組合網絡作為基準。晶體管Q₁用作串聯調整管，晶體管Q₁用作誤差電壓放大器，這和普通電源類似。選擇串聯電阻R₂，使恆流區間的電壓與Q₂正常工作點上的基極-發射極電壓V_BE一致。

電阻R₃與輸出電壓之間的關係如下：

V_out=V_BE + I_V·R₃

因此，只要適當選擇R₃，輸出電壓就可在V_BE和比最小V_im略低的範圍內調節。

由於反向二極管和串聯電組網絡在Q₂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Q₂的基極。這和普通電源一樣，在那裏輸出端和Q₂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，Q₂基極電壓必須保持在恆流電壓範圍內。這樣，電路工作的温度範圍就受到限制。只要R₂採用負温度係數電阻，工作温度範圍就可增大。這就使恆流區間的電壓與Q₂基極—發射極電壓保持一致性。

圖2所示的實用電源中，與1.3千歐電 阻並聯的鍺反向二極管，其峯值電流為100微安。該網絡在100—180毫伏範圍內提供的恆流為180微安。 ^[2] 

隧道二極管：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。主要用途是低噪聲放大、振盪及超高速開關，例如負阻振盪器，可得到超高頻的弛張振盪。

反向二極管：它是一種特殊的隧道二極管，摻雜濃度比隧道二極管低一些，正向峯值電流較小，由於工作中沒有少數載流子參與，故頻率與噪聲性能很好，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管和混頻二極管相比，作檢波器用隧道二極管電路的低峯流（常稱為反向二極管）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，尤其是當峯流尚未超過100微安時。 與點接觸二極管相比，使用反向二極管檢波或混頻，在零偏壓附近可保證有低電平的散粒噪聲和1/f噪聲，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。 ^[3] 

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

可以看到：反向二極管檢波器比典型的點接觸二極管有較大的短路電流靈敏度β，而它的阻抗大小更適應於寬帶電路設計。再者，就β隨温度的變化而論，反向二極管檢波器也只有點接觸二極管的四分之一。

與點接觸二極管相比，反向二極管的一個重要的特點是具有低的1/f噪聲，因而能在多普勒雷達系統中用作低噪聲混頻器，此係統所用的中頻在聲頻範圍內。低電平的1/f噪聲，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10³一10⁴赫附近，肖脱勢壘二極管也有可觀的1/f轉角噪聲，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。 ^[3]