關(guān)于二極管性能分析和應(yīng)用

二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管(diode)，在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個PN結(jié)兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流傳導(dǎo)性。

一般來講，晶體二極管是一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。

二極管的定義

二極管是由管芯、管殼和兩個電極構(gòu)成。管芯就是一個PN結(jié)，在PN結(jié)的兩端各引出一個引線，并用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，就構(gòu)成了晶體二極管，如下圖所示。P區(qū)的引出的電極稱為正極或陽極，N區(qū)的引出的電極稱為負(fù)極或陰極。

二極管的封裝

1、插件封裝和貼片封裝

1）插件封裝（如下圖）

DO-41 （如：塑封1N4007/SR240/SR260、玻封1N47系列和BZX85C系列等）

DO-35（34）（如：1N4148、BZX55C系列等）

DO-15（如：塑封SR240、SR260等）

DO-201AD（如：塑封SR340、SR360、SR540等）

TO-220（如：肖特基MBR10100CT、MBR20100CT等）

TO-92（如：S8050、SS8050、S8550、SS8550等）

TO-251（如：2SB1412等）

TO-126（如：B772、D882等）

橋堆如KBP、KBL、KBU、KBJ、GBP、GBL、GBU、GBJ等都是插件封裝的。

2）貼片封裝(如下圖)

SOT-23（如：MMBT3904、MMBT3906等）

SOT-89（如：2SB772U等）

SOD-123（如：1N4148W等）

SOD-323（如：1N4148WS等）

SOD-523（如：1N4148WT等）

DO-214AC（SMA、SMX）（如：M7等）

DO-214AA（SMB）（如：SK24等）

DO-214AB（SMC）（如：SK34等）

LL-34（如：LL4148等）

SOD-123FL（如：RS07M等）

MD-S（如：橋堆MB6S等）

ABS(如：ABS10等)等等

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二極管的分類

1、二極管按半導(dǎo)體材料分為2類：

1）硅二極管（Si管）

2）鍺二極管（Ge管）

2、二極管按封裝安裝形式分2類：

1）插件封裝

2）貼片封裝

3、二極管按芯片焊接結(jié)構(gòu)分為3類

1）點(diǎn)接觸型二極管

是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地?zé)Y(jié)在一起，形成一個“PN結(jié)”。

2）面接觸型二極管

面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。

3）平面型二極管

平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關(guān)、脈沖及高頻電路中。

4、二極管按用途分類

整流二極管、肖特基二極管、TVS管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、PIN二極管、變?nèi)荻O管、調(diào)諧二極管、發(fā)光二極管等

（1）TVS二極管

1）簡介

TVS(Transient Voltage Suppressor)二極管，又稱為瞬態(tài)抑制二極管，是普遍使用的一種新型高效電路保護(hù)器件，它具有極快的響應(yīng)時間（亞納秒級）和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。

2）典型應(yīng)用

通過在電源線路上安裝浪涌吸收裝置MOV和TVS，實(shí)施兩級保護(hù)，并對L、N線進(jìn)行共模、差模保護(hù)。

具體做法是在線路的前端安裝MOV作為第一級SPD保護(hù)，泄放大部分雷電流，在線路的末端（設(shè)備前端）安裝大功率TVS作為第二級SPD保護(hù)，進(jìn)一步削弱過電壓波幅值，將電網(wǎng)電壓降至E/I安全耐壓范圍之內(nèi)，如圖所示。

（2）超快恢復(fù)二極管

1）介紹

超快恢復(fù)二極管（簡稱fred）是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時間超短的半導(dǎo)體二極管，常用來給高頻逆變裝置的開關(guān)器件作續(xù)流、吸收、箝位、隔離、輸出和輸入整流器，使開關(guān)器件的功能得到充分發(fā)揮。

2）典型運(yùn)用

用作拖動和UPS系統(tǒng)中單相或三相逆變器的續(xù)流二極管，采用PWM控制，開關(guān)頻率高于1kHz。

（3）開關(guān)二極管

1）介紹

開關(guān)二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，是為在電路上進(jìn)行“開”、“關(guān)”而特殊設(shè)計(jì)制造的一類二極管。它由導(dǎo)通變?yōu)榻刂够蛴山刂棺優(yōu)閷?dǎo)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(jì)算機(jī)、脈沖和開關(guān)電路中。

2）典型運(yùn)用

電路中VD1是開關(guān)二極管，它的作用相當(dāng)于一個開關(guān)，用來接通和斷開電容C2的。

（4）快恢復(fù)二極管

1）介紹

快恢復(fù)二極管（簡稱FRD）是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時間短特點(diǎn)的半導(dǎo)體二極管，主要應(yīng)用于開關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用。

2）典型運(yùn)用

通常情況下，直流電源輸入防反接保護(hù)電路可以利用利用快恢復(fù)二極管做反接保護(hù)，如下圖所示。

這種接法簡單可靠，當(dāng)電路接法正確時電路電流能夠順利通過二極管，當(dāng)反接出現(xiàn)，由于PN結(jié)對載流電子的阻擋，電流無法通過，從而實(shí)現(xiàn)了對電路反接保護(hù)。

（5）齊納二極管

1）介紹

齊納二極管又叫穩(wěn)壓二極管，齊納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(dǎo)體器件。

2）運(yùn)用

過壓保護(hù)電路分為過低壓保護(hù)和過高壓保護(hù)電路。某些電路和器件不允許在過低壓下較長時間工作，為此可采用如下圖所示的穩(wěn)壓二極管作過低電壓保護(hù)電路。

（6）肖特基二極管

1）介紹

肖特基二極管是以其發(fā)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是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬－半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此，SBD也稱為金屬－半導(dǎo)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。

2）典型運(yùn)用

二極管的單向?qū)щ娦?，電源接反了直接?dǎo)通肖特基二極管，保護(hù)后級電路，其實(shí)這里肖特基二極管主要起過壓吸收作用，異常電壓或高諧波超過肖特基二極管擊穿電壓時，肖特基二極管導(dǎo)通，保護(hù)電路以免擊穿。

當(dāng)電壓反接之后，肖特基二極管與與5V的輸出端是并聯(lián)電路，而肖特基二極管的阻抗要小，所以分流較多，從而保護(hù)輸出端。

（7）整流二極管

1）介紹

將交流電源整流成為直流電流的二極管叫作整流二極管，因結(jié)電容大，故工作頻率低。通常，IF在1安以上的二極管采用金屬殼封裝，以利于散熱；IF在1安以下的采用全塑料封裝。

2）典型運(yùn)用

整流二極管電路中主要是防止輸入端電壓突然降低或不慎短路，及時將輸出端大電容的電荷釋放掉，從而保護(hù)三端穩(wěn)壓器不被擊穿。即輸出電壓高于輸入電壓時，通過整流二極管釋放電壓。三端穩(wěn)壓器在輸出電壓大于輸入電壓時，三端極易損壞。