二极管是

用半导体材料(硅、硒、锗等)制成的一种电子器件。二极管有两个电极，正极，又叫阳极；负极，又叫阴极，给二极管两极间加上正向电压时，二极管导通， 加上反向电压时，二极管截止。 二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开 。

二极管具有单向导电性能，导通时电流方向是由阳极通过管子流向阴极。

二极管是最早诞生的半导体器件之一，其应用非常广泛。特别是在各种电子电路中，利用二极管和电阻、电容、电感等元器件进行合理的连接，构成不同功能的电路，可以实现对交流电整流、对调制信号检波、限幅和钳位以及对电源电压的稳压等多种功能。

二极管符号：

 

 

基本二极管表示符号新旧对比：

 

 二极管的种类和用途

一般整流二极管

整流二极管正如其名，其目的是将商用电源的交流频率（50Hz、 60Hz）整流后转换为直流。特点是容易实现 400V 和 600V 的 高耐压、1A 以上的高电流等特性。 Figure 4 表示将商用电源全波整流转换为 DC 的电路和电压波 形。输入的正弦波用二极管转换为单向电压，用电容器平滑得 到 DC。 Figure 4. 商用电源的全波整流电路和电圧波形 Figure 5 所示的是元件结构。整流二极管采用 mesa 型（台面 型）。mesa 是地理用语，意思是“周围是陡坡，山顶是平坦的台 地”（语源是西班牙语），该元件正是这样的形状。 制造工序是在n型硅基板的下侧形成杂质浓度高的n型半导体， 在上侧形成 p 型半导体，以此构成 PN 结。两端的倾斜部通过 蚀刻形成台面。在倾斜部形成保护膜，上下形成电极，完成整 流二极管芯片。 通过做成台面型，对于 pn 接合界面，用斜切口构成一部分截 面，这减弱了截面的电场强度，可以容易地得到高耐压特性。  

 

 整流二极管

采用 mesa 型（台面 型）。mesa 是地理用语，意思是“周围是陡坡，山顶是平坦的台 地”（语源是西班牙语），该元件正是这样的形状。 制造工序是在n型硅基板的下侧形成杂质浓度高的n型半导体， 在上侧形成 p 型半导体，以此构成 PN 结。两端的倾斜部通过 蚀刻形成台面。在倾斜部形成保护膜，上下形成电极，完成整 流二极管芯片。 通过做成台面型，对于 pn 接合界面，用斜切口构成一部分截 面，这减弱了截面的电场强度，可以容易地得到高耐压特性。

 

 

快恢复二极管 (FRD)

在频率高于商用频率的电源应用中使用普通整流二极管会降低 转换效率，需要使用反向恢复时间 trr 更快的 FRD。 一般的整流二极管，从正偏压切换到反偏压时，n 区域的空穴 （hole）会返回 p 区域，但由于返回速度慢，在这期间电流会 向反方向流动，这会造成损耗。 FRD 具有 trr 快、正向电压 VF 和耐压高的特点。因此，作为应 用程序，适合高电压的开关电源。 

 

 全桥 LLC 转换器，功率为数 kW，电路使用 48V 以 上的电压。2 次侧的二极管桥使用 FRD。

 

 

开关二极管

开关二极管在小信号电路中广泛应用。现在有正向电压低的肖 特基势垒二极管、保护用二极管、高频二极管等多种特定特性 的二极管，因此开关二极管用于单纯的开关（逻辑）动作，控 制电路的逆流防止、晶体管放大器的偏压、简易的电压控制电 路等。 

 

 

SEPP（Single Ended Push-Pull）放大器

插入 了晶体管的偏压用二极管，构成 AB 级放大器。输出功率小的 放大器可以使用开关二极管。

 

用于保护 IC 等电子设备不受静电影响的简易电压 限制电路。 无法保护 的 情 况 下 请使用 “Transient Voltage Suppressor”二极管。 

 

 

二极管选取规则 

1. 二极管正向电压 (VF)

 正向电压：是二极管偏置时阳极和阴极之间的压降测量值。在Datasheet 中，正向电压在下面几个表格和图表中会写。下面是VS-E5TH3012S2L-M3的正向电压规格。

   

二极管正向电压

   在电气特性下，通常会提供最小值、典型值、最大值。

   在典型的正向压降特性中，正向电压和正向电流之间的关系是在特定温度下。在设计的时候，你要知道二极管的电流水平是多少，使用该电流并投射到图表中。

   在这个图表中提供了很多信息。正向电压降在负温度下最大，但在最热温度下最小。假设流向二极管的实际电流为10A，预期温度仅为25℃，则要使用的正向电压为1.5V。

2. 二极管正向电流 (IF)

   正向电流额定值是二极管Data中的平均整流正向电流，是二极管可以处理的最大电流。如果大于这个值，二极管可能会损坏。下面为VS-E5TH3012S2L-M3 二极管的正向电流额定值 。

二极管正向电流 (IF)

3. 非重复峰值正向电流 (IFSM)

   在一些Datasheet中也被叫做非重复浪涌电流或者峰值电流，是二极管可以处理的一次性浪涌电流。如下图，只需要不超过表中的条件，二极管就不会被损坏。

非重复峰值正向电流 (IFSM)

   当在系统启动期间可能会有非常高的单脉冲浪涌电流，因此二极管额定值非常中重要。

4.  重复峰值正向电流 (IFRM)

   这里是重复电流，但不是直流或者连续电流，有一个特定条件，比如波形的类型、持续时间和频率，只要不超过这个值，二极管就可以允许。

重复峰值正向电流 (IFRM)

   当在系统启动期间预计会有一些浪涌电流脉冲。

5. 重复峰值反向电压 (VRRM)

   这是选择二极管的一个重要因素，重复峰值反向电压是二极管可以承受的最大重复反向电压，超过这个值就会损坏二极管。下面是来自VS-E5TH3012S2L-M3 二极管的数据表。

重复峰值反向电压 (VRRM)

   这个额定值是非常重要的，因为当二极管反向偏置时，就会看到电压电源，此外，在电感电路中，有一个反冲电压会加到电源电压上，就会导致电路开路电压非常高。

6. 功耗

   在选择二极管，功耗也是一个非常重要的因素。正向电压（VF）和正向电流（IF）会导致一定的功耗。当在开关转换二极管时，开关损耗会增加传到损耗（VF时间IF）。

   有的 Datasheet 会提供二极管的典型功耗，但有的也不会提供。典型功耗通常在25℃的标准环境温度下获得的二极管额定功率。

   二极管的功耗能力取决于结温、应用温度（环境或外壳温度）和热阻。它可以使用等式计算

功耗，能力 = (T J max – Tamb max) / Rth JA或者功耗，能力 = (T J max – Tc max) / Rth JC

• TJ max是数据表中给出的最大结温
• Tamb max 是最高工作环境温度
• Tc max 是最大外壳温度
• Rth JA 是结点到环境的热阻

7. 结温和存储温度

   二极管结温通常在下表的范围内，一旦超出这个范围，二极管就会被损坏。另一方面，还有储存温度。存储温度是一个非功能性额定值，意味着二极管不用导电。看起来简单，但是也是非常重要的，如果存储不当，也会导致二极管失效。

   

结温和存储温度

8. 热阻

   热阻可以是从结点到外壳（(Rth JC）或从结点到环境 (Rth JA )。这个是非常重要的二极管额定值。主要是用来计算二极管在特定情况下或者环境温度下的功耗能力。如何使用热阻，在上面功耗那部分有讲。

热阻

9. 反向恢复时间 (trr)

   当二极管用于开关转换器、开关模式电流或任何正向和反向偏置连续变化电路时，反向恢复时间是一个非常重要的参数。在此类应用中，所需的反向恢复时间非常短。反向恢复时间越长，反向电流流过的时间就越长，这对应于开关损耗。

反向恢复时间 (trr)

10. 电流应力

电流应力是测量允许流向二极管的实际电流有多大。一般来说电流应力水平在50%-70%。在某些情况，也会允许80%-90%，主要还是取决于电路的设计。

电流应力 =（实际电流 / 额定电流）x 100%

   实际电流是流向二极管的电流，而额定电流可以是二极管的正向电流或峰值浪涌电流。

二极管实物图

如何获得实际电流

   如果电路正在运行，则可以使用电流表将其串联到二极管获得实际电流。这里要确保电流表保险丝能够处理电流水平。如果有示波器的话，就可以和电流探头一起使用。

   将电流探头夹在连接二极管的导线上，可以将测量设备设置为记录平均值 (DC) 或 rms 值。对于示波器，这2个参数可以同时显示。

11. 电压应力

   与电流应力相同，电压应力是对二极管允许的实际电压有多大的测量。一般来说约为 50%-70%，但在某些情况和限制下，它会高达 90%。

电压应力 =（实际电压/额定电压）x 100%

   实际电压是二极管在反向偏置期间将经历的电压，而额定电压是重复的峰值反向电压。

如何测量电压应力

   可以使用电压表测量实际电路峰值反向电压，只需在二极管2端连接电压表，将电压表负探针连接到阳极，将电压表正极探针连接到二极管阴极。

   如果二极管是在连续打开和关闭，就需要使用是示波器来测量电压。

二极管实物图

12. 功率应力

   功率应力是二极管允许的功率耗散。在大多数情况下，电源应力设置为50%。但在某些设计下，会高达80%以上。

功率应力 =（实际功率/额定功率）x 100%

   实际功率是二极管的实际计算功耗。另一方面，额定功率是二极管的等效功率耗散能力。

13. 热应力

   热应力是用来评估二极管工作的温度有多高，一般在50%左右。在一些设计下，可能会达到80%。只要工程师能够断定二极管在产品预期使用寿命之前不会失效，就没有问题。