伏安特性:
導(dǎo)通后分電壓值約為 0.7 V(LED 約為 1-2 V,電流 5-20 mA)。
反向不導(dǎo)通,但如果達(dá)到反向擊穿電壓,那將導(dǎo)通(超過反向最大電壓可能燒壞)。
正向電壓很小時不導(dǎo)通(0.5 V 以上時才導(dǎo)通)。
二極管的主要參數(shù)
最大整流電流IF:表示長期運行允許的最大正向平均電流,超出可能因結(jié)溫過高燒壞。
最高反向工作電壓UR:允許施加的最大反向電壓,超出可能擊穿。(UR 通常為擊穿電壓的一半)
反向電流IR:未擊穿時的反向電流,越小導(dǎo)電性越好。
最高工作頻率fM:上線截止頻率。因結(jié)電容作用,超出可能不能很好體現(xiàn)的單向?qū)щ娦浴?/p>
二極管的分類
類型:
整流管
普通二極管:恢復(fù)速度相對慢,不適用于高頻電路
快恢復(fù)二極管
肖特基二極管:應(yīng)用于 <200V 的場景
穩(wěn)壓管:持續(xù)擊穿,應(yīng)用于低功率場景
TVS:瞬間擊穿,應(yīng)用于高功率場景
用途:利用單向?qū)ㄐ裕呀涣麟娮兂擅}動直流電。
快恢復(fù)二極管(FRD)
快速恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)和功能與整流二極管相同。整流二極管用于 500 Hz 以下的低頻應(yīng)用,而 FRD 則用于從幾千赫茲到 100 kHz 的高頻開關(guān)。因此,F(xiàn)RD 具有反向恢復(fù)時間(trr)很短的特性,這對高速開關(guān)非常重要。一般整流二極管的 trr 為幾微秒到幾十微秒;而 FRD 的 trr 是幾十毫微秒到幾百毫微秒,約為整流二極管的 1/100。它應(yīng)用于開關(guān)電源、逆變器、DC/DC 轉(zhuǎn)化器等。
穩(wěn)壓(齊納)二級管
定義:能穩(wěn)定一定電壓的二極管。
穩(wěn)壓二極管利用了 PN 結(jié)的反向特性。持續(xù)擊穿,并得到恒定的電壓,應(yīng)用于低功率場景。
穩(wěn)壓條件:
工作在反向擊穿狀態(tài)下
反向電壓大于穩(wěn)壓電壓
穩(wěn)壓二級管的參數(shù)
穩(wěn)定電壓UZ:表示在規(guī)定電流下的反向擊穿電壓,對于同一型號的穩(wěn)壓管,穩(wěn)定電壓是確定值。
反向電流IZ:工作在穩(wěn)壓態(tài)下的參考電流,電流低于此值時穩(wěn)壓效果變差,也稱 IZmin。
額定功耗PZM:等于穩(wěn)定電壓 UZ 與最大穩(wěn)定電流}IZM 的乘積。超出可能因結(jié)溫過高損壞。只要不超額定功率,電流越大,穩(wěn)壓效果越好。
基本穩(wěn)壓電路:
限流電阻的選擇:
在穩(wěn)壓電路中,需要串聯(lián)一個限流電阻,保護(hù)穩(wěn)壓二極管(用于分掉輸入電壓和穩(wěn)定電壓之間的電壓差值)。電阻兩端的電壓取輸入電壓和穩(wěn)定電壓之間的差值,電流取穩(wěn)壓二極管 IZmin 與 IZmax 之間,加上負(fù)載路的總電流。
瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)
TVS 管是為了防止瞬態(tài)高能量沖擊,保護(hù)精密元器件。TVS 管有單向與雙向之分,單向 TVS 管的特性與穩(wěn)壓二極管相似,雙向 TVS 管的特性相當(dāng)于兩個穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)。
TVS 并聯(lián)在電路中,正常情況下電流不走 TVS 的支路,TVS 表現(xiàn)出二極管單向?qū)ǖ奶匦裕?/p>
當(dāng)發(fā)生過壓時,TVS 進(jìn)入擊穿,將電流分流到地,使后續(xù)電路的電壓保持在二極管的鉗位電壓:
用法:
能釋放超過 10000 V、60 A 以上的脈沖,持續(xù) 10 ms,可防止元器件損壞或總線間開關(guān)引起的干擾。
放置在信號線和地之間,避免數(shù)據(jù)和控制總線受噪聲干擾。
TVS 管的主要參數(shù):
反向截止電壓 VRWM 與反向漏電流 IR:反向截止電壓 VRWM 表示 TVS 管不導(dǎo)通的最高電壓,在這個電壓下只有很小的反向漏電流 IR。
擊穿電壓 VBR:TVS 管通過規(guī)定的測試電流時的電壓,這是表示 TVS 管導(dǎo)通的標(biāo)志電壓。
脈沖峰值電流 IPP:TVS 管允許通過的 10/1000μs 波的最大峰值電流(8/20 μs 波的峰值電流約為其 5 倍左右),超過這個電流值就可能造成永久性損壞。在同一個系列中,擊穿電壓越高的管子允許通過的峰值電流越小,一般是幾安 - 幾十安。
最大鉗位電壓 VC:TVS 管流過脈沖峰值電流 IPP 時兩端所呈現(xiàn)的電壓。
脈沖峰值功率 Pm:Pm=IPP?VC。在給定的最大鉗位電壓下,功耗 PM 越大,其浪涌電流承受能力越大,在給定的功耗 PM 下,鉗位電壓越 低,其浪涌電流的承受能力越大。
穩(wěn)態(tài)功率 P0:TVS 管也可以作穩(wěn)壓二極管用,這時要使用穩(wěn)態(tài)功率。
極間電容 Cj:與壓敏電阻一樣,TVS 管的極間電容 Cj 也較大,且單向的比雙向的大,功率越大的電容也越大,極間電容會影響 TVS 的響應(yīng)時間。
TVS 管與穩(wěn)壓(齊納)二極管的差異:
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TVS 管在短時間內(nèi)吸收很高的過電壓,保護(hù)后續(xù)電路;而穩(wěn)壓(齊納)二極管將輸入電壓鉗制為恒定電壓,并將鉗制的恒定電壓提供給后續(xù)電路。
為了開關(guān)設(shè)計而定制的二極管,截至 / 導(dǎo)通切換時間比較短,防止反向電流燒壞精密元器件
示例:
圖中的 1N4148 起保護(hù)作用,當(dāng)右側(cè)灌入負(fù)電壓時,能導(dǎo)通接地,保護(hù)三端穩(wěn)壓器
肖特基二極管(SBD)
肖特基二極管是一種采用半導(dǎo)體和金屬結(jié)合,而不是采用 PN 結(jié)的器件(trr 會隨著溫度的升高而變長)。由于其正向電壓小,反向恢復(fù)時間短,所以適合于高速開關(guān)應(yīng)用。
肖特基二極管的伏安特性曲線:
正偏與反偏
正向偏置:指 P 接高電位、N 接低電位,電流流動將順著 PN 結(jié)方向,將顯示出其單向?qū)щ姷男阅堋?/p>
反向偏置:相反,形成由 N 區(qū)流向 P 區(qū)的反向電流,通??梢哉J(rèn)為反向偏置的 PN 結(jié)不導(dǎo)電,基本上處于截止?fàn)顟B(tài)。
常用封裝