本文主要是介绍基本元器件 - 二极管,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
目录
二极管的主要参数
二极管的分类
整流二极管
快恢复二极管(FRD)
稳压(齐纳)二级管
瞬态电压抑制器(TVS)
开关二极管
肖特基二极管(SBD)
正偏与反偏
常用封装
伏安特性:
- 导通后分电压值约为 0.7 V(LED 约为 1-2 V,电流 5-20 mA)。
- 反向不导通,但如果达到反向击穿电压,那将导通(超过反向最大电压可能烧坏)。
- 正向电压很小时不导通(0.5 V 以上时才导通)。
二极管的主要参数
- 最大整流电流 IF:表示长期运行允许的最大正向平均电流,超出可能因结温过高烧坏。
- 最高反向工作电压 UR:允许施加的最大反向电压,超出可能击穿。(UR 通常为击穿电压的一半)
- 反向电流 IR:未击穿时的反向电流,越小导电性越好。
- 最高工作频率 fM:上线截止频率。因结电容作用,超出可能不能很好体现的单向导电性。
二极管的分类
类型:
- 整流管
- 普通二极管:恢复速度相对慢,不适用于高频电路
- 快恢复二极管
- 肖特基二极管:应用于 <200V 的场景
- 稳压管:持续击穿,应用于低功率场景
- TVS:瞬间击穿,应用于高功率场景
整流二极管
用途:利用单向导通性,把交流电变成脉动直流电。
快恢复二极管(FRD)
快速恢复二极管的结构和功能与整流二极管相同。整流二极管用于 500 Hz 以下的低频应用,而 FRD 则用于从几千赫兹到 100 kHz 的高频开关。因此,FRD 具有反向恢复时间(trr)很短的特性,这对高速开关非常重要。一般整流二极管的 trr 为几微秒到几十微秒;而 FRD 的 trr 是几十毫微秒到几百毫微秒,约为整流二极管的 1/100。它应用于开关电源、逆变器、DC/DC 转化器等。
稳压(齐纳)二级管
定义:能稳定一定电压的二极管。
稳压二极管利用了 PN 结的反向特性。持续击穿,并得到恒定的电压,应用于低功率场景。
稳压条件:
- 工作在反向击穿状态下
- 反向电压大于稳压电压
稳压二级管的参数
- 稳定电压 UZ:表示在规定电流下的反向击穿电压,对于同一型号的稳压管,稳定电压是确定值。
- 反向电流 IZ:工作在稳压态下的参考电流,电流低于此值时稳压效果变差,也称 IZmin。
- 额定功耗 PZM:等于稳定电压 UZ 与最大稳定电流 IZM 的乘积。超出可能因结温过高损坏。只要不超额定功率,电流越大,稳压效果越好。
基本稳压电路:
限流电阻的选择:
在稳压电路中,需要串联一个限流电阻,保护稳压二极管(用于分掉输入电压和稳定电压之间的电压差值)。电阻两端的电压取输入电压和稳定电压之间的差值,电流取稳压二极管 IZmin 与 IZmax 之间,加上负载路的总电流。
瞬态电压抑制器(TVS)
TVS 管是为了防止瞬态高能量冲击,保护精密元器件。TVS 管有单向与双向之分,单向 TVS 管的特性与稳压二极管相似,双向 TVS 管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。
TVS 并联在电路中,正常情况下电流不走 TVS 的支路,TVS 表现出二极管单向导通的特性:
当发生过压时,TVS 进入击穿,将电流分流到地,使后续电路的电压保持在二极管的钳位电压:
用法:
- 加在信号与电源线上,可防静电、交流浪涌或噪声。
- 能释放超过 10000 V、60 A 以上的脉冲,持续 10 ms,可防止元器件损坏或总线间开关引起的干扰。
- 放置在信号线和地之间,避免数据和控制总线受噪声干扰。
TVS 管的主要参数:
- 反向截止电压 VRWM 与反向漏电流 IR:反向截止电压 VRWM 表示 TVS 管不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的反向漏电流 IR。
- 击穿电压 VBR:TVS 管通过规定的测试电流时的电压,这是表示 TVS 管导通的标志电压。
- 脉冲峰值电流 IPP:TVS 管允许通过的 10/1000μs 波的最大峰值电流(8/20 μs 波的峰值电流约为其 5 倍左右),超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中,击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小,一般是几安 - 几十安。
- 最大钳位电压 VC:TVS 管流过脉冲峰值电流 IPP 时两端所呈现的电压。
- 脉冲峰值功率 Pm:Pm=IPP∗VC。在给定的最大钳位电压下,功耗 PM 越大,其浪涌电流承受能力越大,在给定的功耗 PM 下,钳位电压越 低,其浪涌电流的承受能力越大。
- 稳态功率 P0:TVS 管也可以作稳压二极管用,这时要使用稳态功率。
- 极间电容 Cj:与压敏电阻一样,TVS 管的极间电容 Cj 也较大,且单向的比双向的大,功率越大的电容也越大,极间电容会影响 TVS 的响应时间。
TVS 管与稳压(齐纳)二极管的差异:
TVS 管在短时间内吸收很高的过电压,保护后续电路;而稳压(齐纳)二极管将输入电压钳制为恒定电压,并将钳制的恒定电压提供给后续电路。
开关二极管
为了开关设计而定制的二极管,截至 / 导通切换时间比较短,防止反向电流烧坏精密元器件
示例:
图中的 1N4148 起保护作用,当右侧灌入负电压时,能导通接地,保护三端稳压器
肖特基二极管(SBD)
肖特基二极管是一种采用半导体和金属结合,而不是采用 PN 结的器件(trr 会随着温度的升高而变长)。由于其正向电压小,反向恢复时间短,所以适合于高速开关应用。
肖特基二极管的伏安特性曲线:
正偏与反偏
- 正向偏置:指 P 接高电位、N 接低电位,电流流动将顺着 PN 结方向,将显示出其单向导电的性能。
- 反向偏置:相反,形成由 N 区流向 P 区的反向电流,通常可以认为反向偏置的 PN 结不导电,基本上处于截止状态。
常用封装
封装名称 | 备注 |
---|---|
DO-214AC/SMA | 通流能力 2 A |
DO-214AA/SMB | 通流能力 4 A |
DO-214AB/SMC | 通流能力 5 A |
DPAK/D2PAK |
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