6種二極管的特性分析

整流二極管

整流二極管 (Rectifier Diode) 顧名思義，是指對商用頻率的交流電進(jìn)行整流的二極管。整流的主要目的是將交流轉(zhuǎn)換為直流，其具有高電壓、高電流特性。另外，根據(jù)使用頻率和使用條件不同，轉(zhuǎn)換效率有所不同，提供低VF(正向電壓)、高速開關(guān)型、低噪音等產(chǎn)品。

肖特基勢壘二極管

一般的二極管是利用PN接合來發(fā)揮二極管特性，而肖特基勢壘二極管是利用了金屬和半導(dǎo)體接合產(chǎn)生的肖特基勢壘。

與一般的PN結(jié)二極管相比，具有正向電壓 (VF) 低，開關(guān)速度快的特點(diǎn)。但漏電流 (IR) 大，有如果熱設(shè)計(jì)錯(cuò)誤則引起熱失控的缺點(diǎn)。

廣泛用于電源部二次側(cè)整流。其特性根據(jù)使用的金屬不同而不同，ROHM利用多種金屬，推出如下產(chǎn)品陣容。

低VF型 RB1系列

低IR型 RB0系列

車載用超低IR型 RB8系列

特點(diǎn)

通過改變金屬種類，可制造低VF型、低IR型產(chǎn)品。

關(guān)于熱失控

肖特基勢壘二極管在特性上會因正向電流大而導(dǎo)致發(fā)熱。發(fā)熱則漏電流 (IR) 變大，同時(shí)外殼溫度、環(huán)境溫度也上升。如果熱設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，發(fā)熱將高于散熱，達(dá)不到熱平衡持續(xù)發(fā)熱。其結(jié)果漏電流 (IR) 也持續(xù)增加，最終元器件遭到損壞。這種現(xiàn)象叫做熱失控。

特點(diǎn)周圍溫度高，則引起熱失控。

TVS二極管

TVS是“Transient Voltage Suppressors”的首字母縮寫，是一種用于過電壓保護(hù)和 ESD保護(hù)的器件。

TVS二極管的工作原理

TVS二極管用來保護(hù)后段的IC免受由靜電和電源波動引起的意外過電壓和浪涌的影響。

整流二極管和肖特基勢壘二極管利用的是二極管的正向特性，而TVS二極管與齊納二極管(ZD)一樣，利用的是二極管的反向特性。

如下圖所示將TVS二極管與IC并聯(lián)，當(dāng)電路正常工作時(shí)，TVS二極管處于OFF狀態(tài)，只消耗一定的漏電流。

當(dāng)被施加了浪涌等過電壓時(shí)，TVS二極管會變?yōu)镺N狀態(tài)，并且TVS側(cè)會消耗脈沖電流，從而鉗制過電壓并保護(hù)后段的IC。

TVS二極管的極性(單向和雙向)

TVS二極管的極性是與電路品質(zhì)相關(guān)的項(xiàng)目。

單向TVS可用作LH等單極電路的保護(hù)器件，不適用于保護(hù)雙極電路。

雙向TVS可以用于正負(fù)兩極的保護(hù)，因此適用于保護(hù)雙極電路和CAN等數(shù)據(jù)線路。

此外，雙向TVS也可用于保護(hù)單極電路。

TVS與ZD的區(qū)別

TVS和ZD在利用二極管的反向特性方面是相同的，但是由于ZD主要用于恒壓應(yīng)用，因此對電壓穩(wěn)定的低電流范圍(5mA～40mA)規(guī)定了“齊納電壓(VZ)”。

此外，ZD基本上在ON狀態(tài)下使用。

而TVS為了不影響IC的驅(qū)動電壓，在電路正常工作期間處于OFF狀態(tài)，當(dāng)被施加了浪涌等突發(fā)過電壓時(shí)，擊穿電壓值變得越發(fā)重要。

因此，規(guī)定了絕對不會導(dǎo)致?lián)舸┑膬蓚€(gè)電壓——“截止電壓(VRWM)”和“擊穿電壓(VBR)”。

此外，由于其主要用途是過電壓保護(hù)，因此，作為保護(hù)特性，對幾A～幾十A范圍內(nèi)的大電流范圍特性也有規(guī)定。

開關(guān)二極管

顧名思義，是指具有開關(guān)功能的二極管。此二極管具有正向施加電壓時(shí)電流通過 (ON)，反向施加電壓時(shí)電流停止 (OFF) 的性能。反向恢復(fù)時(shí)間 (trr) 短，與其他二極管相比，開關(guān)特性優(yōu)異。

反向恢復(fù)時(shí)間 (trr)?

反向恢復(fù)時(shí)間 (trr) 是指開關(guān)二極管從導(dǎo)通狀態(tài)到完全關(guān)閉狀態(tài)所經(jīng)過的時(shí)間。一般關(guān)斷后電子不能瞬間停止，有一定量的反向電流流過。其漏電流越大損耗也越大。還正在開發(fā)優(yōu)化材料或擴(kuò)散重金屬從而縮短trr，抑制反沖后振蕩(振鈴)的FRD (Fast Recovery Diode) 等產(chǎn)品。

特點(diǎn)trr是指電壓變?yōu)榉聪蚝?，直到電流變?yōu)榱愕臅r(shí)間。trr快速，則可以實(shí)現(xiàn)低損耗、高速開關(guān)。

恒壓(齊納)二極管

齊納二極管利用電流變化時(shí)電壓恒定的特點(diǎn)，用于恒壓電路，作為防止IC免受浪涌電流、靜電損壞的保護(hù)元件使用。其特點(diǎn)是一般的二極管是正向使用，而齊納二極管是反向使用。反向擊穿電壓稱為齊納電壓 (VZ) 、此時(shí)的電流值稱為齊納電流 (IZ) 。近年來隨著電子設(shè)備的微細(xì)化/高功能化的不斷發(fā)展，要求保護(hù)元件具備更高性能，在這種趨勢下逐漸拉大與TVS (Transient Voltage Suppressor) 的差別。

特點(diǎn)只有ZD利用了反向特性。

高頻二極管

■引腳二極管舉例

由電阻值高的I型半導(dǎo)體制成，其特點(diǎn)是引腳間電容(CT)非常小。正向電壓條件下,具有可變電阻特性，反向電壓條件下,具有電容器特性。利用其高頻特性(引腳間電容小，因此對通信線沒有影響)，作為高頻信號開關(guān)(帶天線的移動設(shè)備)，衰減器，AGC電路用可變電阻元件使用。

引腳間電容 (CT) ?

二極管引腳間施加反向電壓時(shí)，存儲的電荷量稱為引腳間電容(CT)。結(jié)合P層和N層，則空穴與電子結(jié)合，在界面形成電氣特性為中性的耗盡層。耗盡層起到寄生電容器的作用，其電容值(CT) 與PN結(jié)的面積成正比，與距離 (d) 成反比。距離由P層、N層濃度等因素設(shè)計(jì)而成。向二極管施加電壓，則耗盡層擴(kuò)大，CT下降。根據(jù)使用的應(yīng)用不同，其要求的CT值不同。

特點(diǎn)耗盡層越寬(d大)CT越低。

審核編輯：湯梓紅