二極管類型及其作用DIODE1?簡介二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種能夠單向傳導電流的電子器件。在半導體二極管內部有一個PN結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的傳導性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等于零時，由于p-n結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態，這也是常態下的二極管特性。2■特性正向性外加正向電壓時，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結內電場的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區。這個不能使二極管導通的正向電壓稱為死區電壓。當正向電壓大于死區電壓以后，PN結內電場被克服，二極管正向導通，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內，導通時二極管的端電壓幾乎維持不變，這個電壓稱為二極管的正向電壓。當二極管兩端的正向電壓超過一定數值，內電場很快被削弱，特性電流迅速增長，二極管正向導通。Vth叫做門坎電壓或閾值電壓，硅管約為0.5V,鍺管約為0.1V。硅二極管的正向導通壓降約為0.6~0.8V,鍺二極管的正向導通壓降約為0.2~0.3V。反向性外加反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流是少數載流子漂移運動所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止狀態。這個反向電流又稱為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。一般硅管的反向電流比鍺管小得多，小功率硅管的反向飽和電流在nA數量級，小功率鍺管在“A數量級。溫度升高時，半導體受熱激發，少數載流子數目增加，反向飽和電流也隨之增加。二極管的管壓降：硅二極管（不發光類型）正向管壓降0.7V,鍺管正向管壓降為0.3V,發光二極管正向管壓降會隨不同發光顏色而不同。主要有三種顏色，具體壓降參考值如下：紅色發光二極管的壓降為2.0--2.2V，黃色發光二極管的壓降為1.8—2.0V，綠色發光二極管的壓降為3.0—3.2V，正常發光時的額定電流約為20mA。二極管的電壓與電流不是線性關系，所以在將不同的二極管并聯的時候要接相適應的電阻。反向擊穿齊納擊穿在高摻雜濃度的情況下，因勢壘區寬度很小，反向電壓較大時，破壞了勢壘區內共價鍵結構，使價電子脫離共價鍵束縛，產生電子-空穴對，致使電流急劇增大，這種擊穿稱為齊納擊穿。如果摻雜濃度較低，勢壘區寬度較寬，不容易產生齊納擊穿。雪崩擊穿另一種擊穿為雪崩擊穿。當反向電壓增加到較大數值時，外加電場使電子漂移速度加快，從而與共價鍵中的價電子相碰撞，把價電子撞出共價鍵，產生新的電子-空穴對。新產生的電子-空穴被電場加速后又撞出其它價電子，載流子雪崩式地增加，致使電流急劇增加，這種擊穿稱為雪崩擊穿。無論哪種擊穿，若對其電流不加限制，都可能造成PN結永久性損壞.3■工作原理晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的pn結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于pn結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態。當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流10。當外加的反向電壓高到一定程度時，pn結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程，產生大量電子空穴對,產生了數值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現象。pn結的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。4■類型二極管種類有很多，按照所用的半導體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）。從用途來分：1■檢波二極管作用：檢波（也稱解調）二極管的作用是利用其單向導電性將高頻或中頻無線電信號中的低頻信號或音頻信號取出來，廣泛應用于半導體收音機、收錄機、電視機及通信等設備的小信號電路中，其工作頻率較高，處理信號幅度較弱。常用的國產檢波二極管有2AP系列鍺玻璃封裝二極管。常用的進口檢波二極管有1N34/A、1N60等。整流檢波二極管的作用把交流電壓變換成單向脈動電壓原理：檢波二極管具有結電容低，工作頻率高和反向電流小等特點，傳統上用于調幅信號檢波。調幅信號是一個高頻信號承載一個低頻信號，調幅信號的波包（envelope）即為基帶低頻信號。如在每個信號周期取平均值，其恒為零。若將調幅信號通過檢波二極管，由于檢波二極管的單向導電特性，調幅信號的負向部分被截去，僅留下其正向部分，此時如在每個信號周期取平均值（低通濾波），所得為調幅信號的波包（envelope）即為基帶低頻信號，實現了解調（檢波）功能。檢波（detection）廣義的檢波通常稱為解調，是調制的逆過程，即從已調波提取調制信號的過程。對調幅波是從它的振幅變化提取調制信號的過程；對調頻波，是從它的頻率變化提取調制信號的過程；對調相波，是從它的相位變化提取調制信號的過程。二極管檢波原理:調幅波信號是二極管檢波電路的輸入，二極管只允許單向導電，，使用的是硅管，則只有電壓高于0.7V的部分通過二極管。，二極管的輸出端連接了一個電容，電容與電阻配合對二極管輸出中的高頻信號對地短路，使得輸出信號基本上信號包絡線。電容和電阻構成的這種電路功能叫做濾波。http://we/link?url=n-pOLkT_l1lpLSIOCQ5iUomr1x54U196fjDSmNdDFIN63WqnDzWOcTrx4LWUhYKRhlRh5d8PQtOaF1iLc17al7d7_vJYvvyGuXXJ9h1HKpC2?整流二極管一種將交流電能轉變為直流電能的半導體器件。通常它包含一個PN結，有正極和負極兩個端子。特性整流二極管是利用PN結的單向導電特性，把交流電變成脈動直流電。整流二極管流電流較大,多數采用面接觸性料封裝的二極管。整流二極管的外形如圖1所示，另外，整流二極管的參數除前面介紹的幾個外，還有最大整流電流，是指整流二極管長時間的工作所允許通過的最大電流值。它是整流二極管的主要參數，是選項用整流二極管的主要依據。常用參數最大平均整流電流IF：指二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流。該電流由PN結的結面積和散熱條件決定。使用時應注意通過二極管的平均電流不能大于此值，并要滿足散熱條件。例如1N4000系列二極管的IF為1A。最高反向工作電壓VR：指二極管兩端允許施加的最大反向電壓。若大于此值，則反向電流(IR)劇增，二極管的單向導電性被破壞，從而引起反向擊穿。通常取反向擊穿電壓(VB)的一半作為(VR)。例如1N4001的VR為50V，1N4002-1n4006分別為100V、200V、400V、600V和800V，1N4007的VR為1000V最大反向電流IR：它是二極管在最高反向工作電壓下允許流過的反向電流，此參數反映了二極管單向導電性能的好壞。因此這個電流值越小，表明二極管質量越好。擊穿電壓VB：指二極管反向伏安特性曲線急劇彎曲點的電壓值。反向為軟特性時，則指給定反向漏電流條件下的電壓值。最高工作頻率fm：它是二極管在正常情況下的最高工作頻率。主要由PN結的結電容及擴散電容決定，若工作頻率超過fm，則二極管的單向導電性能將不能很好地體現。例如1N4000系列二極管的fm為3kHz。反向恢復時間trr：指在規定的負載、正向電流及最大反向瞬態電壓下的反向恢復時間。（7）零偏壓電容CO：指二極管兩端電壓為零時，擴散電容及結電容的容量之和。值得注意的是，由于制造工藝的限制，即使同一型號的二極管其參數的離散性也很大。手冊中給出的參數往往是一個范圍，若測試條件改變，則相應的參數也會發生變化,例如在25°C時測得1N5200系列硅塑封整流二極管的IR小于10uA，而在100°C時IR則變為小于500uA。常用型號極管型號：4148安裝方式:貼片功率特性:大功率二極管型號:SA5.0A/CA-SA170A/CA安裝方式:直插二極管型號:IN4007/IN4001安裝方式:直插功率特性:小功率頻率特性:低頻二極管型號:70HF80安裝方式:螺絲型功率特性:大功率頻率特性:高頻二極管型號:MRA4003T3G安裝方式:貼片二極管型號:1SS355安裝方式:貼片功率特性:大功率二極管型號6A10安裝方式:直插功率特性:大功率;型號:2DHG型安裝方式:直插功率特性:大功率二極管型號B5G090L安裝方式:直插功率特性:小功率頻率特性:超高頻型號最高反向峰值電壓（v）平均整流電流（a）最大峰值浪涌電流（a最大反向漏電流（Ua）正向壓降（V）外型IN4001501.0305.01.0DO--41IN40021001.0305.01.0DO--41IN40033001.0305.01.0DO--41IN40044001.0305.01.0DO--41IN40056001.0305.01.0DO--41普通整流二極管參數（二）型號最高反向峰值電壓（v）平均整流電流（a）最大峰值浪涌電流（a最大反向漏電流（Ua）正向壓降(V)外型RL2015027051D0--15RL20210027051DO--15RL20320027051DO--15RL20440027051DO--15RL20560027051DO--15RL20680027051DO--15普通整流二極管參數(三)IN540150320051DO--27P600M10006400100.95R--605Z6.2Y硅穩壓二極管Vz=6~6.35V,Pzm=500mW,1N4002硅整流二極管100V,1A,1N4148二極管75V,4PF,lr=25nA,Vf=1V,1N5400硅整流二極管50V,3A,(lr=5uA,Vf=1V,lfs=150A)1N5401硅整流二極管100V,3A,1N5402硅整流二極管200V,3A,1N5408硅整流二極管1000V,3A3■穩壓二極管穩壓二極管(又叫齊納二極管)，此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。｛穩壓二極管與TVS管的差別｝穩壓二極管主要是在電路中起到穩壓的作用，需要反接，使其反向擊穿，負載兩端的電壓將基本保持不變。TVS管即瞬態抑制二極管，其電路符號和普通穩壓二極管相同，外形也與普通二極管無異，當TVS管兩端經受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度(最高達1/(10A12)秒)使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個預定的數值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態高能量的沖擊而損壞。TVS和齊納穩壓管都能用作穩壓，但是齊納擊穿電流更小，大于10V的穩壓只有1mA,相對來說要比齊納二極管擊穿電流要大不少，但是齊納二極管穩壓精度可以做的比較高。單向替換有可能，互換？不太可能。浪涌保護電路（如圖2）：穩壓管在準確的電壓下擊穿，這就使得它可作為限制或保護之元件來使用，因為各種電壓的穩壓二極管都可以得到，故對于這種應用特別適宜?圖中的穩壓二極管D是作為過壓保護器件?只要電源電壓VS超過二極管的穩壓值D就導通，使繼電器J吸合負載RL就與電源分開?電弧抑制電路如圖4：在電感線圈上并聯接入一只合適的穩壓二極管（也可接入一只普通二極管原理一樣）的話，當線圈在導通狀態切斷時，由于其電磁能釋放所產生的高壓就被二極管所吸收，所以當開關斷開時，開關的電弧也就被消除了。這個應用電路在工業上用得比較多，如一些較大功率的電磁吸控制電路就用到它?串聯型穩壓電路(如圖5)：在此電路中，串聯穩壓管，BG的基極被穩壓二極管D鉗定在13V,那么其發射極就輸出恒定的12V電壓了?這個電路在很多場合下都有應用。反向串聯的作用1、 經常在功率較大的放大電路，功率管的基極b與發射極e即發射結并聯兩個反向的二極管，這是通過對發射結輸入電流的分流作用而起保護作用；2、 兩個二極管反向串聯后對與之并聯的電路可起過壓保護作用，當電路過壓時，二極管首先擊穿短路；雙向過壓保護。這種雙向tvs,雙向過壓保護電路一般用于電子電路，與被保護的PN結并聯，保護該PN免遭反向過電壓的危害；作用：過壓保護，靜電保護，電壓鉗位，阻尼作用。瞬態電壓抑制器(TransientVoltageSuppressor)簡稱TVS,是一種二極管形式的高效能保護器件。當TVS二極管的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時，它能以10-12毫秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變為低阻抗，吸收高達數千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預定值，有效地保護電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。1、 將TVS二極管加在信號及電源線上，能防止微處理器或單片機因瞬間的肪沖，如靜電放電效應、交流電源之浪涌及開關電源的噪音所導致的失靈。2、 靜電放電效應能釋放超過10000V、60A以上的脈沖，并能持續10ms；而一般的TTL器件，遇到超過30ms的10V脈沖時，便會導至損壞。利用TVS二極管，可有效吸收會造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線之間開關所引起的串擾(Crosstalk)。3、 將TVS二極管放置在信號線及接地間，能避免數據及控制總線受到不必要的噪音影響。開關電源中的開關管一般是mos管，由于mos管的G極對靜電或過壓非常敏感，所以為了保護它免遭損壞才加雙向TVS給與保護，一般三極管開關并不害怕靜電，很少有這個保護。4、如果是兩個穩壓二極管反向串聯，正、反方向電壓到達穩壓值時，電壓被鉗位;5、如果是兩個穩壓二極管反向串聯，正、反方向電壓到達穩壓值時，電流劇增，電動力增大，起阻尼作用；4■開關二極管開關二極管是半導體二極管的一種，是為在電路上進行"開"、"關"而特殊設計制造的一類二極管。它由導通變為截止或由截止變為導通所需的時間比一般二極管短，常見的有2AK、2DK等系列，主要用于電子計算機、脈沖和開關電路中。原理工作特性開關二極管從截止（高阻狀態）到導通（低阻狀態）的時間叫開通時間；從導通到截止的時間叫反向恢復時間；兩個時間之和稱為開關時間。一般反向恢復時間大于開通時間，故在開關二極管的使用參數上只給出反向恢復時間。開關二極管的開關速度是相當快的，像硅開關二極管的反向恢復時間只有幾納秒，即使是鍺開關二極管，也不過幾百納秒。開關二極管具有開關速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點，廣泛應用于電子設備的開關電路、檢波電路、高頻和脈沖整流電路及自動控制電路中。5?隔離二極管隔離二極管：顧名思義，利用二極管的單向導通原理，對某方向電壓的導通起到隔離的作用。隔離二極管一般情況下正向導通電壓在0.6-0.8V之間（硅二極管）6?肖特基二極管肖特基二極管是以其發明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基勢壘二極管（SchottkyBarrierDiode，縮寫成SBD）的簡稱。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理制作的，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬一半導體結原理制作的。因此，SBD也稱為金屬一半導體（接觸）二極管或表面勢壘二極管，它是一種熱載流子二極管。肖特基整流管的結構原理與PN結整流管有很大的區別通常將PN結整流管稱作結整流管，而把金屬-半導管整流管叫作肖特基整流管，采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問世，這不僅可節省貴金屬，大幅度降低成本，還改善了參數的一致性。SBD具有開關頻率高和正向壓降低等優點，但其反向擊穿電壓比較低，大多不高于60V,最高僅約100V，以致于限制了其應用范圍。像在開關電源（SMPS）和功率因數校正（PFC）電路中功率開關器件的續流二極管、變壓器次級用100V以上的高頻整流二極管、RCD緩沖器電路中用600V?1.2kV的高速二極管以及PFC升壓用600V二極管等，只有使用快速恢復外延二極管（FRED）和超快速恢復二極管（UFRD）。UFRD的反向恢復時間Trr也在20ns以上，根本不能滿足像空間站等領域用1MHz?3MHz的SMPS需要。（都到空間站了。。0、0蛋疼）即使是硬開關為100kHz的SMPS，由于UFRD的導通損耗和開關損耗均較大，殼溫很高，需用較大的散熱器，從而使SMPS體積和重量增加，不符合小型化和輕薄化的發展趨勢。因此，發展100V以上的高壓SBD，一直是人們研究的課題和關注的熱點。近幾年，SBD已取得了突破性的進展，150V和200V的高壓SBD已經上市，使用新型材料制作的超過1kV的SBD也研制成功，從而為其應用注入了新的生機與活力。缺點肖特基二極體最大的缺點是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大，像使用硅及金屬為材料的肖特基二極體，其反向偏壓額定耐壓最高只到50V，而反向漏電流值為正溫度特性，容易隨著溫度升高而急遽變大，實務設計上需注意其熱失控的隱憂。為了避免上述的問題，肖特基二極體實際使用時的反向偏壓都會比其額定值小很多。不過肖特基二極體的技術也已有了進步，其反向偏壓的額定值最大可以到200V。特點特點編輯編輯肖特基二極管SBD的主要優點包括兩個方面：1）由于肖特基勢壘高度低于PN結勢壘高度，故其正向導通門限電壓和正向壓降都比PN結二極管低（約低0.2V）。2）由于SBD是一種多數載流子導電器件，不存在少數載流子壽命和反向恢復問題。SBD的反向恢復時間只是肖特基勢壘電容的充、放電時間，完全不同于PN結二極管的反向恢復時間。由于SBD的反向恢復電荷非常少，故開關速度非常快，開關損耗也特別小，尤其適合于高頻應用。但是，由于SBD的反向勢壘較薄，并且在其表面極易發生擊穿，所以反向擊穿電壓比較低。由于SBD比PN結二極管更容易受熱擊穿，反向漏電流比PN結二極管大。作用一個典型的應用，是在雙極型晶體管BJT的開關電路里面，通過在BJT上連接Shockley二極管來箝位，使得晶體管在導通狀態時其實處于很接近截止狀態，從而提高晶體管的開關速度。這種方法是74LS,74ALS,74AS等典型數字IC的TTL內部電路中使用的技術。肖特基（Schottky）二極管的最大特點是正向壓降VF比較小。在同樣電流的情況下，它的正向壓降要小許多。另外它的恢復時間短。它也有一些缺點：耐壓比較低，漏電流稍大些。選用時要全面考慮。在SBD方面，采用SiC材料和JBS結構的器件具有較大的發展潛力。在高壓功率二極管領域，SBD肯定會占有一席之地。 肖特基二極管常見的型號：MBR300100CTMBR400100CTMBR500100CTMBR600100CTMBR30050CTMBR40050CTMBR50050CTMBR60050CT部分參數下列為比較經常用到的二極管參數05Z6.2Y；硅穩壓二極管Vz=6~6.35V,Pzm=500mW,05Z7.5Y；硅穩壓二極管Vz=7.34~7.70V,Pzm=500mW,05Z13X；硅穩壓二極管Vz=12.4~13.1V,Pzm=500mW,05Z15Y；硅穩壓二極管Vz=14.4~15.15V,Pzm=500mW,05Z18Y；硅穩壓二極管Vz=17.55~18.45V,Pzm=500mW,1N4001；硅整流二極管50V,1A,(lr=5uA,Vf=1V,lfs=50A)1N4002；硅整流二極管100V,1A,1N4003；硅整流二極管200V,1A,1N4004；硅整流二極管400V,1A,1N4005；硅整流二極管600V,1A,1N4006；硅整流二極管800V,1A,1N4007；硅整流二極管1000V,1A,1N4148；二極管75V,4PF,lr=25nA,Vf=1V,1N5391；硅整流二極管50V,1.5A,(lr=10uA,Vf=1.4V,lfs=50A)1N5392；硅整流二極管100V,1.5A,1N5393；硅整流二極管200V,1.5A,1N5394；硅整流二極管300V,1.5A,1