3.二极管
正偏时是多数载流子载流导电,反偏时是少数载流子载流导电。所以,正偏电流大,反偏电流小,PN 结显示出单向电性。多数载流子正向通过 PN 结时就需要克服内电场的作用,需要约 0.7 伏的外加电压,这是 PN 结正向导通的门电压。内电场对于少数载流子的反向通过不仅不 会有阻碍作用,甚至还会有帮助作用。
1.PN结
P区 空穴多子、N区 自由电子多子
2.伏安特性曲线
(1)不加电压时,电流=0;
(2)正向电压 小于Uon 电流=0;
大于Uon,i随u增长
硅管的Vth约为0.5V,锗管的Vth约为0.1V
(3)反向电压 小于|ubr| 电流很小(漏电流)
大于|Ubr| i急剧增加
硅二极管:0.7V
红色为 2V 左右、蓝色约 2.8V
3.温度影响
温度升高会导致正向特性左移(导通电压降低,正向压降降低),反向特性下移(反向电流增加)。
4.电击穿与热击穿
电击穿可逆(稳压管),反向电流和反向电压过大,温度上升直到过热使PN结击穿的现象叫热击穿(不可逆)
5.参数
平均整流电流Io
IF最大整流电流
VRM 最高反向工作电压
IR反向电流
CT结电容(频率特性)
结电容有两种,分别是势垒电容和扩散电容。
二极管在反偏时,势垒电容起主要作用,而正偏时,扩散电容起主要作用。
势垒电容:PN 结两端电压变化,引起积累在中间区域的电荷数量的改变,从而呈现电容效应,这个电容就是势垒电容。
不同的电压下,势垒电容的大小也是不同的。
扩散电容:当有外加正向偏压时,在 p-n 结两侧的少子扩散区内,都有一定的少数载流子的积累, 而且它们的密度随电压而变化,形成一个附加的电容效应,称为扩散电容。
扩散电容是少数载流子的积累效应.
扩散电容的大小与电流的大小差不多是 正比的关系。
IFSM正向浪涌电流(允许流过的瞬间电流)
trr反向恢复时间(决定了二极管的开关速度)
反向恢复时间绝不能等同于二极管手册中结电容的
充放电时间。
反向恢复时间就是正向导通时 PN 结存储的电荷耗尽
所需要的时间。
1、反向电源电压越小,反向恢复电流越小,电荷耗尽越慢,反向恢复时间越长。
2、正向电流越大,存储的电荷越多,耗尽时间越长,反向恢复时间越长。
3、半导体材料的载流子复合效率越低,寿命越长,电荷耗尽时间越长,反向恢复时间越长。
漏电流
漏电流的形成主要靠的是少数载流子,是少数载流子在起导电作用
肖特基二极管的漏电流,是硅二极管的 100 倍左右。
温度越高,漏电流越大。
耐压值
肖特基二极管耐压值,不超过 100V。
工作频率
总的来说,结电容和反向恢复时间,都会影响二极管的最高工作频率。具体由谁决定,那看谁 的影响更大。
6.肖特基二极管
金属与半导体结,金属与半导体搞到一起的时候,是金属得到电子。形成的势垒会非常的薄。只有一种载流子,那就是电子,也是多子。
主要特点导通压降小(0.3V-0.5V),频率高。
特点:开关频率高,为反向恢复时间极短(可以小到几纳秒),正向压降低,正向导通压降仅0.4V左右。
缺点:耐压比较低(反向击穿电压),漏电流稍大些。
用途:多用作高频、低压、大电流。整流二极管、续流二极管、保护二极管。
7. TVS瞬态抑制二极管
(瞬态电压抑制器,又称雪崩击穿二极管)
单向TVS一般适用于直流电路,双向TVS一般适用于交流电路
TVS管在电路中一般工作于反向截止状态,
当两端高能量冲击时,它能以极高的速度使
其阻抗骤然降低,同时吸收一个大电流,将其
两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确
保后面的电路元件。箝位电压低于电路中其它器
件的最高耐压,因此起到了对其它元器件的保护作用。
响应速度快、漏电流小
钳位电压VC应小于被保护电路的损坏电压
其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流
8. ESD静电保护二极管
(和TVS二极管原理一样,主要功能是防止静电,防止瞬间的高压)
应用:USB接口一般都会接一个ESD二极管。
二者相同点:
都是工作在截止区。
ESD二极管功能是 防静电,主要应用于板级保护。结电容比较低。
TVS二极管功能是 防浪涌过电压,主要应用于电源电路初级和次级保护。
9.稳压二极管
(齐纳二极管)(阻抗比较小)
电流可在很大范围内变化而电压基本不变
当反向电压临近反向电压的临界值时,反向电流骤然增大,
称为击穿,反向电阻骤然降至很小值。二极管两端的电压
却基本上稳定在击穿电压。
稳压值等于反向击穿电压
不可以超过反向电流值。所以串联电阻
稳压二极管使用一般都需要串联一个电阻做限流电阻用。
因为一般来说稳压二极管的功率比较小。
TVS二极管 与 齐纳二极管
齐纳二极管 正常工作在 反向击穿区域,TVS二极管 正常工作 在截止区
TVS 保护瞬间的 非常高的异常电压,用于保护电路。
稳压管 保护电路中出现的 小波动电压,使得电压平稳,用于稳压电路。
TVS二极管的击穿电流低,齐纳二极管相对大一点
10.整流二极管
(交流电转变为直流电,反向电阻接近于无穷大)
电流大,频率低
选型参数:最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数
11.发光二极管
发光强度与电流成正比,,红、黄、黄绿的电压是1.7—2.0v之间,串联限流电阻
12.通用二极管
电流小、工作频率高
正向电流、压降、功耗、反向电压、反向恢复时间。