如何從0到1了解二極體？
一文輕鬆了解各種常見的二極體特點與應用
一、二極體的定義：
二極體又稱晶體二極體,簡稱二極體(diode)，在半導體二極體內部有一個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，晶體二極體是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。
二、二極體的結構：
二極體是由管芯、管殼和兩個電極構成。管芯就是一個PN結，在PN結的兩端各引出一個引線，並用塑料、玻璃或金屬材料作為封裝外殼，就構成了晶體二極體，如下圖所示。P區的引出的電極稱為正極或陽極，N區的引出的電極稱為負極或陰極。
三、二極體的封裝：
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
四、二極體的分類：
1、二極體按半導體材料分為2類：
1）硅二極體（Si管）
2）鍺二極體（Ge管）
2、二極體按封裝安裝形式分2類：
1）插件封裝
2）貼片封裝
3、二極體按晶元焊接結構分為3類
1）點接觸型二極體：是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導體晶片表面，通以脈衝電流，使觸絲一端與晶片牢固地燒結在一起，形成一個「PN結」。
2）面接觸型二極體：面接觸型二極體的「PN結」面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安），主要用於把交流電變換成直流電的「整流」電路中。
3）平面型二極體：平面型二極體是一種特製的硅二極體，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩定可靠，多用於開關、脈衝及高頻電路中。
4、二極體按用途分類：
整流二極體、肖特基二極體、TVS管、穩壓二極體、開關二極體、PIN二極體、變容二極體、調諧二極體
、發光二極體等
1、TVS二極體
1）簡介
TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）或稱瞬變電壓抑制二極體是在穩壓管工藝基礎上發展起來的一種新產品，其電路符號和普通穩壓二極體相同，外形也與普通二極體無異，當TVS二極體的兩極受到反向瞬態高能量衝擊時，它能以10-12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，使兩極間的電壓鉗位於一個預定值，有效地保護電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈衝的損壞。
2）特點
TVS二極體（Transient Voltage Suppresser瞬態電壓抑制器）是和被保護電路並聯的，當瞬態電壓超過電路的正常工作電壓時，二極體發生雪崩，為瞬態電流提供通路，使內部電路免遭超額電壓的擊穿或超額電流的過熱燒毀。由於TVS二極體的結面積較大，使得它具有泄放瞬態大電流的優點，具有理想的保護作用。
- 典型應用
雷電過電壓波、負載開關等人為操作錯誤引起的過電壓容易通過供電線路侵入電氣電子設備內部，造成電氣電子設備失效、誤動作，甚至造成設備的永久性損壞，造成嚴重經濟損失。通過在電源線路上安裝浪涌吸收裝置MOV和TVS，實施兩級保護，並對L、N線進行共模、差模保護。具體做法是在線路的前端安裝MOV作為第一級SPD保護，泄放大部分雷電流，在線路的末端（設備前端）安裝大功率TVS作為第二級SPD保護，進一步削弱過電壓波幅值，將電網電壓降至E/I安全耐壓範圍之內，如圖3所示。要注意的是，MOV與TVS應達到電壓和能量的協調與配合，AB之間的線路長度不應小於5 m，否則應增加線路長度或安裝退耦器件。
2、超快恢復二極體
1）介紹
超快恢復二極體（簡稱fred）是一種具有開關特性好、反向恢復時間超短的半導體二極體，常用來給高頻逆變裝置的開關器件作續流、吸收、箝位、隔離、輸出和輸入整流器，使開關器件的功能得到充分發揮。超快恢復二極體是用電設備高頻化（20khz以上）和高頻設備固態化發展不可或缺的重要器件。
- 特點
超快恢復時間；大電流能力；高抗浪涌電流能力；低正向壓降；低反向漏電流
3）典型運用
用作拖動和UPS系統中單相或三相逆變器的續流二極體，採用PWM控制，開關頻率高於1kHz。
3、開關二極體
1）介紹
開關二極體是半導體二極體的一種，是為在電路上進行「開」、「關」而特殊設計製造的一類二極體。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體短，常見的有2AK、2DK等系列，主要用於電子計算機、脈衝和開關電路中。開關二極體開關速度高，即應用頻率高。開關二極體高頻性能良好，主要用於開關電路作為電子開關使用。
2）特點
開關二極體反向恢復時間短，能滿足高頻和超高頻應用的需要。開關二極體有接觸型，平面型和擴散檯面型幾種，一般IF＜500毫安的硅開關二極體，多採用全密封環氧樹脂，陶瓷片狀封裝。
- 典型運用
電路中VD1是開關二極體，它的作用相當於一個開關，用來接通和斷開電容C2的。
4、快恢復二極體
1）介紹
快恢復二極體（簡稱FRD）是一種具有開關特性好、反向恢復時間短特點的半導體二極體，主要應用於開關電源、PWM脈寬調製器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極體、續流二極體或阻尼二極體使用。快恢復二極體的內部結構與普通PN結二極體不同，它屬於PIN結型二極體，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區I，構成PIN矽片。因基區很薄，反向恢複電荷很小，所以快恢復二極體的反向恢復時間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓（耐壓值）較高。
- 特點
快恢復二極體的內部結構與普通二極體不同，它是在P型、N型硅材料中間增加了基區I，構成P-I-N矽片。由於基區很薄，反向恢複電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態正向壓降，使管子能承受很高的反向工作電壓。快恢復二極體的反向恢復時間一般為幾百納秒，正向壓降約為0.6V，正向電流是幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達幾百到幾千伏。超快恢復二極體的反向恢複電荷進一步減小，使其trr可低至幾十納秒。
- 典型運用
通常情況下，直流電源輸入防反接保護電路可以利用利用快恢復二極體做反接保護，如下圖所示。這種接法簡單可靠，當電路接法正確時電路電流能夠順利通過二極體，當反接出現，由於PN結對載流電子的阻擋，電流無法通過，從而實現了對電路反接保護。
5、齊納二極體
1）介紹
齊納二極體又叫穩壓二極體，齊納二極體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。在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很少的數值，在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恆定，穩壓二極體是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。其伏安特性，穩壓二極體可以串聯起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯就可獲得更多的穩定電壓。
- 特點
齊納二極體的反向特性是在反向電壓低於反向擊穿電壓時，反向電阻很大，反向漏電流極小。但是，當反向電壓臨近反向電壓的臨界值時，反向電流驟然增大，稱為擊穿，在這一臨界擊穿點上，反向電阻驟然降至很小值。
- 運用
過壓保護電路分為過低壓保護和過高壓保護電路。某些電路和器件不允許在過低壓下較長時間工作，為此可採用如圖4所示的穩壓二極體作過低電壓保護電路。當電源電壓US超過穩壓管擊穿電壓時，穩壓管DZ擊穿導通，有足夠的電流激勵繼電器，觸點J1動作給負載RL供電。一旦電源電壓過低（達不到穩壓管穩定電壓值）時，就沒有電流流過繼電器J，J1斷開負載即與電源分開。限流電阻SR的選擇原則是：SR=SU／Ij-Rj其中Us為電源電壓，Ij為繼電器工作電流．Rj為繼電器直流電阻。
- 肖特基二極體
1）介紹
肖特基二極體是以其發明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基勢壘二極體（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結原理製作的，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬－半導體結原理製作的。因此，SBD也稱為金屬－半導體（接觸）二極體或表面勢壘二極體，它是一種熱載流子二極體。
- 特點
由於肖特基勢壘高度低於PN結勢壘高度，故其正嚮導通門限電壓和正向壓降都比PN結二極體低（約低0.2V）。
由於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，完全不同於PN結二極體的反向恢復時間。由於SBD的反向恢複電荷非常少，故開關速度非常快，開關損耗也特別小，尤其適合於高頻應用。
- 典型運用
二極體的單嚮導電性，電源接反了直接導通肖特基二極體，保護後級電路，其實這裡肖特基二極體主要起過壓吸收作用，異常電壓或高諧波超過肖特基二極體擊穿電壓時，肖特基二極體導通，保護電路以免擊穿。
當電壓反接之後，肖特基二極體與與5V的輸出端是並聯電路，而肖特基二極體的阻抗要小，所以分流較多，從而保護輸出端。
- 整流二極體
1）介紹
將交流電源整流成為直流電流的二極體叫作整流二極體，因結電容大，故工作頻率低。通常，IF在1安以上的二極體採用金屬殼封裝，以利於散熱；IF在1安以下的採用全塑料封裝。
- 特點
整流二極體用在工頻大電流領域，整流二極體的工作頻率低，有電壓和電流的要求指標；單嚮導通電流，當二極體二端加正向電壓時，二極體導通；當二極體二端加反向電壓時二極體截止，可用於整流等電路中。
- 典型運用
整流二極體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，從而保護三端穩壓器不被擊穿。即輸出電壓高於輸入電壓時，通過整流二極體釋放電壓。三端穩壓器在輸出電壓大於輸入電壓時，三端極易損壞。
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