二极管是怎么分类的？又有什么常用方法？本文带你了解清楚

日前调试一个板子，半天没搞清楚啥问题，直接 USB 供电正常运行，使用电池供电就发生 3.3V 和 GND “短接”，各种测试濒临崩溃，最后发现是一个二极管加工时焊接错误，导致电池供电时在二极管上的压降太大，更改成肖特基低压差二极管，完美解决。所以借此总结一下二极管的常见使用方法。

1.肖特基二极管

1.1概念

一般的PN结二极管是利用N型半导体与P型半导体形成的PN结制作而成。

肖特基二极管（SBD）不是利用 P 型半导体与 N 型半导体接触形成 PN 结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结（肖特基势垒 ）原理制作的。因此，SBD 也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。组成如下图：

肖特基二极管的 Schottky barriers (肖特基势垒)小于一般的 PN 结型二极管，所以正向导通所需的电压很低（0.2~0.5V）。肖特基二极管的反向恢复时间(trr)非常快，因为其不存在少数载流子的寿命问题，反向恢复电荷非常少，所以其开关频率特别高，可达 100GHz。这些特性使得肖特基二极管在高频应用领域占有重要位置。

1.2肖特基二极管的原理

Schottky diode 是用贵金属作为正极，N 型半导体作为负极。在 N 型半导体中掺杂了磷、砷等元素，所以 N 型半导体的多子为自由电子(Electronics)，少子为空穴(Hole)。而贵金属中的自由电子较少，所以电子(Electronics)由 N 型半导体向金属扩散。因为金属中没有空穴(Hole)的存在，所以当电子不断向金属扩散，N 型半导体得不到空穴补充所以带正电，贵金属端由于多了自由电子所以带负电。Schottky diode 就形成了一个从 N 型半导体指向贵金属端的内电场。如下图所示：

在内电场的作用下，贵金属端的电子漂移至 N 型半导体。随着漂移运动，内电场又逐渐被削弱，扩散运动增加。最后扩散运动与漂移运动达到平衡，在 N 型半导体与贵金属之间形成了 Schottky barriers (肖特基势垒)。如下图：

施加反向电压时：当对肖特基二极管施加反向电压时，在反向电压与内电场的共同作用下空间电荷区增加，扩散运动受抑。少量电子在外加电压与内电场的共同作用下从贵金属端漂移至 N 型半导体。N 型半导体的电子因为空间电荷区的增大以及外加电场与内电场共同的影响无法穿过空间电荷区到达贵金属端，形成反向截止。

1.4 肖特基二极管特性

肖特基二极管(SBD)的主要参数有：IF(IO) 正向电流(A)、VRRM 反向耐压(V)、IFSM 峰值瞬态浪涌电流(A)、IF 测试电流(A)、VF 正向压降(V)、IR 反向漏电流(uA)。肖特基二极管属于低功耗、超高速的半导体器件。

1.肖特基二极管的正向压降比快恢复二极管正向压降低很多，所以自身功耗较小，效率高。

2.由于反向电荷恢复时间极短，所以适宜工作在高频状态下。

3.能耐受高浪涌电流。

4.以前的肖特基管反向耐压一般在200V以下，但现在最新技术可以做到高达1000V的产品，市场应用前景十分广阔。

5.目前市场上常见的肖特基管最高结温分100℃、125℃、150%、175℃几种（结温越高表示产品抗高温特性越好，即工作在此温度以下不会引起失效）。

6.反向漏电流比较大，所以没法做成高压的二极管。

1.5 肖特基二极管应用

肖特基二极管一般用在电源次级输出整流上面。作用还是整流，其优势是正向压降低，反向恢复时间快，所以整体损耗会比其他的二极管低很多。肖特基二极管被广泛应用于变频器、开关电源、驱动器等电路，作为低压、高频、大电流整流二极管、保护二极管、续流二极管等使用，肖特基二极管在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。

2. 快恢复二极管

2.1 概念

能够迅速由导通状态过渡到关断状态的 PN 结整流二极管，称为快恢复二极管。

快恢复二极管（简称FRD），是一种具有开关特性好、反向恢复时间短 特点的半导体二极管，工艺上多采用掺金措施，结构上有采用 PN 结型结构，有的采用改进的 PIN 结构 。其正向压降高于普通二极管（1-2V），反向耐压多在 1200V 以下，从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在 100 纳秒以下。 主要应用于开关电源、PWM 脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。

快恢复二极管的内部结构与普通 PN 结二极管不同，它属于 PIN 结型二极管，即在 P 型硅材料与 N 型硅材料中间增加了基区 I，构成 PIN 硅片。因基区很薄，其反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压较高。快恢复二极管有 0.8-1.1V 的正向导通压降，35-85ns 的反向恢复时间，在导通和截止之间迅速转换 ，提高了器件的使用频率并改善了波形。

2.2 特点

反向恢复时间 trr 的定义是：电流通过零点由正向转换到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。

快速恢复二极管主要特点是这种二极管由导通转到截止所需要的时间非常短 ，这个时间称为反向恢复时间，反向恢复时间比较小的管子可明显降低开关时的功耗。此外还常常被用来产生快速上升的脉冲信号。高电平过渡到低电平，或者是从低电平过渡到高电平。

2.3 应用

快速恢复二极管是介于肖特基和普通二极管之间的，它既有肖特基二极管的导通压降低（没有肖特基低），速度快，又有比较高的耐压（肖特基一般耐压很低），快恢复主要用于频率较高的场合做整流，比如开关电源的二次整流，用于市电的整流，逆变电源中做整流元件 。快速恢复二极管的 PN 结较普通整流管要薄，在过瞬间大电流的能力较普通的为弱，尤其是在滤波电容过大的情况下，管子最大电流选择不当会在一瞬间烧毁快恢复的 PN 结。

3. 整流二极管

3.1 概念

整流二极管(rectifier diode)一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件。二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。通常它包含一个 PN 结，有正极和负极两个端子。其结构如下图所示。P 区的载流子是空穴，N 区的载流子是电子，在 P 区和 N 区间形成一定的位垒。外加电压使 P 区相对 N 区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为 0.7V ）,称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压（从 25V 到 3000V），流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。

整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿）。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到全波整流需连成整流桥使用。

3.2 整流二极管的常用参数

（1）最大平均整流电流IF：

指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。该电流由 PN 结的结面积和散热条件决定。使用时应注意通过二极管的平均电流不能大于此值，并要满足散热条件。例如 1N4000 系列二极管的 IF 为 1A。

（2）最高反向工作电压VR：

指二极管两端允许施加的最大反向电压。若大于此值，则反向电流(IR)剧增，二极管的单向导电性被破坏，从而 引起反向击穿。通常取反向击穿电压(VB)的一半作为(VR)。例如 1N4001 的 VR 为 50V，1N4007 的 VR 为 1000V。

（3）最大反向电流IR：

它是二极管在最高反向工作电压下允许流过的反向电流，此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。因此这个电流值越小，表明二极管质量越好。

（4）击穿电压VR：

指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。反向为软特性时，则指给定反向漏电流条件下的电压值。

（5）最高工作频率fm：

它是二极管在正常情况下的最高工作频率。主要由 PN 结的结电容及扩散电容决定，若工作频率超过 fm，则二极管的单向导电性能将不能很好地体现。例如 1N400 0系列二极管的 fm 为 3kHz。

（6）反向恢复时间tre：

指在规定的负载、正向电流及最大反向瞬态电压下的反向恢复时间。

（7）零偏压电容CO：

指二极管两端电压为零时，扩散电容及结电容的容量之和。值得注意的是，由于制造工艺的限制，即使同一型号的二极管其 参数的离散性也很大。手册中给出的参数往往是一个范围，若测试条件改变，则相应的参数也会发生变化，例如在 25°C 时测得 1N5200 系列硅塑封整流二极管的 IR 小于 10uA，而在 100°C 时 IR 则变为小于 500uA。

3.3整流电路

二极管电路中整流二极管的应用最为普遍。所谓整流二极管就是专门用于电源电路中将交流电转换成单向脉动直流电的二极管 ，由整流二极管构成的电路称为二极管整流电路。

4. TVS二极管

4.1概念

又称为瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS 能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

5. 续流二极管

5.1 概念

续流二极管由于在电路中起到续流的作用而得名，一般选择快速恢复二极管或者肖特基二极管来作为“续流二极管”，它在电路中一般用来保护元件不被感应电压击穿或烧坏，以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回路，使其产生的高电动势在回路以续电流方式消耗，从而起到保护电路中的元件不被损坏的作用。

5.2 作用

续流二极管经常和储能元件一起使用，防止电压电流突变，提供通路。电感可以经过它给负载提供持续的电流，以免负载电流突变，起到平滑电流的作用。在开关电源中，就能见到一个由二极管和电阻串连起来构成的的续流电路。这个电路续流二极管与变压器原边并联。当开关管关断时，续流电路可以释放掉变压器线圈中储存的能量，防止感应电压过高，击穿开关管。可见“续流二极管”并不是一个实质的元件，它只不过在电路中起到的作用称做“续流”。

6. 防反接二极管

通常情况下直流电源输入防反接保护电路是利用二极管的单向导电性来实现防反接保护。

可以直接串接一个压降低的二极管（肖特基二极管）。

二极管选择需要注意哪些

图 1 某LDO电路

图 2 部分 LDO 内部框图

有时候我们会看到LDO稳压输出电路中输出与输入之间会加一下二极管，如上图 1，那么这个二极管是干什么的呢？

当输入端断开时，LDO的输入端的电压会降低，如果输出端有容性大负载或并联有大电容则可能导致输出端的电压比输入端的电压下降慢，这将导致LDO的输出电压高于输入电压。如果不加该保护二极管D1，压差过高时对于LDO的伤害是巨大的，从如上图 2 可以看出LDO的输入和输出，分别是三极管的发射极和集电极，对于NPN型晶体管而言，发射极和集电极之间的反向耐压值比较低，加上该保护二极管D1后，由于二极管的钳位作用，使得输出电压最大高于输入电压0.7V。

二极管选择需要注意事项：

1、当输出端并联有大电容时，需要考虑加上该二极管；

2、该二极管的选用普通二极管即可，反向耐压要大于LDO输入电压；

内容转载自南山扫地僧，仅供学习交流使用，如有侵权，请联系删除。如果你还想了解更多关于电子元器件的相关知识及电子元器件行业实时市场信息，敬请关注微信公众号 【上海衡丽贸易有限公司】

相关问答

二极管的单向导电性二极管的PN结耗尽区形成的了0-1V的电压,...

[最佳回答]先要知道~Si掺杂入3价元素就是P区,掺杂入5价元素就是N区.然后应该这么理解~PN结加正相电压,使空间电荷区减小,有利于多子的扩散,P区多子是空穴,少子...

麻烦在座的童鞋 求解 两路电源切换？

[回答]为了可靠起见,建议直接用隔直低压差二极管并接在两路供电到负载。【解答】配电箱为两路电源切换箱就是用于主电源和应急电源之间的自动切换,它与自...

二极管电路电位的计算求解?

0电位已标出来,12V电源上部为-12V。15V电源上部为-15V,由于二极管的优先导通性,两端压差大的先导通,故D1先导通,这样B点和D点电位被强行拉到了-0.7V(二极...

m7805参数?

7805为定值三端集成稳压块。输出为+5V稳定电压,最高输入极限电压36,最低输入电压7V,极限电流1000mA,集成稳压块的最佳工作状态是输入电压与输出电压间的...

电路分析,求帮助这是一个检测直流信号突变的电路,我自己的分...

再问:那你说的限幅功能是怎样实现的?再答:D12和R99实现限幅功能。再问:你说的限幅是不是可以这样理解,当两端压差太小与二极管导通压降,二极管...

主板维修一般都什么坏?

①、向这主板一般损坏的元件,最常见的有:贴片阻容器件、低压差三端稳压芯片、贴片二极管、三极管、场效应管、等。②、关于以上问题得测量主板供电电压是否正...

如图稳压二极管的限流电阻计算，为什么是压差除以电流?

这是根据欧姆定律得来的R=U/I,输入21V、输出20V电阻两端的压差为1V,除以所需流过的电流0.1A,得到电阻10Ω.这是根据欧姆定律得来的R=U/I,输入21V、输出20V电...

怎么把6V的蓄电池降压到5V?

标称6V的电瓶是不能直接使用的,它的实际电压肯定是大于6V的。而5V单片机的电源电压一般不能超过5.5V,你最好不要直接使用,7805压差比较大,不能用,LM1117试试...

帮个忙在线的朋友，有谁知道：齐齐哈尔优质UPVC管，UPVC管哪...

[回答]二极管的特性是正向导通,反向截止,万用表的二极管档是测200欧以下的,测时正向会响,反向时是不响的,如果正反向都响的话,那就是坏的了,物超所值,会...

9个发光二极管串联,4.2伏电源电压,不亮!!求解-ZOL问答

单个LED的压降一般都在1.7V以上(与颜色有关,红色LED压降最低,大约1.7V,白色和蓝...电压不够,每个要大约1.5V才发光,注意二极管正负极。3个3个串联后并联就行了...