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）。

二极管分类有多少种？都是怎么分的，有什么用？

二极管根据功能和作用有很多种不同分类。

1、 检波二极管

检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号检出。它们的结构为点接触型， 所以其结电容较小， 工作频率较高。一般都采用锗材料制成。就原理而言， 从输入信号中取出调制信号是检波， 以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz， 正向压降小， 结电容小， 检波效率高， 频率特性好， 为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管， 除用于检波外， 还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

2、整流二极管

就原理而言， 从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型， 因此结电容较大， 一般为3kHZ以下。最高反向电压从25伏至3000伏分A～X共22档。分类如下： ①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。

3、限幅二极管

二极管正向导通后， 它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V， 锗管为0.3V）。利用这一特性， 在电路中作为限幅元件， 可以把信号幅度限制在一定范围内。

大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用， 通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售： 依据限制电压需要， 把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

4、调制二极管

通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途， 但它们通常是直接作为调频用。

5、混频二极管

使用二极管混频方式时， 在500～10, 000Hz的频率范围内， 多采用肖特基型和点接触型二极管。

6、放大二极管

用二极管放大， 大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大， 以及用变容二极管的参量放大。因此， 放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。

7、开关二极管

二极管在正向电压作用下电阻很小， 处于导通状态， 相当于一只接通的开关；在反向电压作用下， 电阻很大， 处于截止状态， 如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性， 可以组成各种逻辑电路。

有在小电流下（10mA程度）使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管， 也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短， 因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用；2CK型平面接触为高速开关电路用；用于开关、限幅、钳位或检波等电路；肖特基（SBD）硅大电流开关， 正向压降小， 速度快、效率高。

8、变容二极管

用于自动频率控制（AFC）和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压， ；使其PN结的静电容量发生变化。因此， 被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常， 虽然是采用硅的扩散型二极管， 但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管， 因为这些二极管对于电压而言， 其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化， 取代可变电容， 用作调谐回路、振荡电路、锁相环路， 常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路， 多以硅材料制作。

9、频率倍增用二极管

对二极管的频率倍增作用而言， 有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃（即急变）二极管的频率倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器， 可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工作原理相同， 但电抗器的构造却能承受大功率。阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管， 从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短， 因此， 其特长是急速地变成关闭的转移时间显着地短。如果对阶跃二极管施加正弦波， 那么， 因tt（转移时间）短， 所以输出波形急骤地被夹断， 故能产生很多高频谐波。

10、稳压二极管

这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的， 在电路中其两端的电压保持基本不变， 起到稳定电压的作用。是代替稳压电子二极管的产品。被制作成为硅的扩散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作的。二极管工作时的端电压（又称齐纳电压）从3V左右到150V， 按每隔10%， 能划分成许多等级。在功率方面， 也有从200mW至100W以上的产品。工作在反向击穿状态， 硅材料制作， 动态电阻RZ很小， 一般为2CW、2CW56等；将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。

稳压二极管的温度系数α： α表示温度每变化1℃稳压值的变化量。稳定电压小于4V的管子具有负温度系数（属于齐纳击穿）， 即温度升高时稳定电压值下降（温度使价电子上升较高能量）；稳定电压大于7V的管子具有正温度系数（属于雪崩式击穿）， 即温度升高时稳定电压值上升（温度使原子振幅加大， 阻碍载流子运动）；而稳定电压在4~7V之间的管子， 温度系数非常小， 近似为零（齐纳击穿和雪崩击穿均有）。

11、PIN型二极管（PIN Diode）

这是在P区和N区之间夹一层本征半导体（或低浓度杂质的半导体）构造的晶体二极管。PIN中的I是"本征"意义的英文略语。当其工作频率超过100MHz时， 由于少数载流子的存贮效应和"本征"层中的渡越时间效应， 其二极管失去整流作用而变成阻抗元件， 并且， 其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或直流反向偏置时， "本征"区的阻抗很高；在直流正向偏置时， 由于载流子注入"本征"区， 而使"本征"区呈现出低阻抗状态。因此， 可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关（即微波开关）、移相、调制、限幅等电路中。

12、雪崩二极管(Avalanche Diode)

它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是栾的： 利用雪崩击穿对晶体注入载流子， 因载流子渡越晶片需要一定的时间， 所以其电流滞后于电压， 出现延迟时间， 若适当地控制渡越时间， 那么， 在电流和电压关系上就会出现负阻效应， 从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。

13、江崎二极管（Tunnel Diode）

它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。其基底材料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的（即高浓度杂质的）。隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。发生隧道效应具备如下三个条件： ①费米能级位于导带和满带内；②空间电荷层宽度必须很窄（0.01微米以下）；简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。江崎二极管为双端子有源器件。其主要参数有峰谷电流比IP/PV）， 其中， 下标"P"代表"峰"；而下标"V"代表"谷"。江崎二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中（其工作频率可达毫米波段）， 也可以被应用于高速开关电路中。

14、快速关断（阶跃恢复）二极管(Step Recovary Diode)

它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特点是： 在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区， 从而形成"自助电场"。由于PN结在正向偏压下， 以少数载流子导电， 并在PN结附近具有电荷存贮效应， 使其反向电流需要经历一个"存贮时间"后才能降至最小值（反向饱和电流值）。阶跃恢复二极管的"自助电场"缩短了存贮时间， 使反向电流快速截止， 并产生丰富的谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。快速关断（阶跃恢复）二极管用于脉冲和高次谐波电路中。

15、肖特基二极管 （Schottky Barrier Diode）

它是具有肖特基特性的"金属半导体结"的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外， 还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓， 多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的， 所以， 其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微， 所以其频率响仅为RC时间常数限制， 因而， 它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且， MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

可作为续流二极管， 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流作用。

16、阻尼二极管

阻尼二极管多用在高频电压电路中， 具有较高的反向工作电压和峰值电流， 正向压降小， 高频高压整流二极管， 用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。常用的阻尼二极管有2CN1、2CN2、BSBS44等。

17、瞬变电压抑制二极管

TVP管， 对电路进行快速过压保护， 分双极型和单极型两种， 按峰值功率（500W－5000W）和电压（8.2V～200V）分类。

18、双基极二极管（单结晶体管）

两个基极， 一个发射极的三端负阻器件， 用于张驰振荡电路， 定时电压读出电路中， 它具有频率易调、温度稳定性好等优点。

19、发光二极管

用磷化镓、磷砷化镓材料制成， 体积小， 正向驱动发光。工作电压低， 工作电流小， 发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿、蓝单色光。随着技术的进步， 近 来 研制成了白光高亮二极管， 形成了LED照明这一新兴产业。 还用于VCD、DVD、计算器等显示器上。

20、硅功率开关二极管

硅功率开关二极管具有高速导通与截止的能力。它主要用于大功率开关或稳压电路、直流变换器、高速电机调速及在驱动电路中作高频整流及续流箝拉, 具有恢复特性软、过载能力强的优点、广泛用于计算机、雷达电源、步进电机调速等方面。

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