一.半導體二極管的分類
半導體二極管按其用途可分為:普通二極管和特殊二極管。普通二極管包括整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、快速二極管等;特殊二極管包括變?nèi)?strong>二極管、發(fā)光二極管、隧道二極管、觸發(fā)二極管等。
二.半導體二極管的主要參數(shù)
1.反向飽和漏電流IR
指在二極管兩端加入反向電壓時,流過二極管的電流,該電流與半導體材料和溫度有關(guān)。在常溫下,硅管的IR為納安(10-9A)級,鍺管的IR為微安(10-6A)級。
2.額定整流電流IF
指二極管長期運行時,根據(jù)允許溫升折算出來的平均電流值。目前大功率整流二極管的IF值可達1000A。
3. 最大平均整流電流IO
在半波整流電路中,流過負載電阻的平均整流電流的最大值。這是設(shè)計時非常重要的值。
4. 最大浪涌電流IFSM
允許流過的過量的正向電流。它不是正常電流,而是瞬間電流,這個值相當大。
5.最大反向峰值電壓VRM
即使沒有反向電流,只要不斷地提高反向電壓,遲早會使二極管損壞。這種能加上的反向電壓,不是瞬時電壓,而是反復加上的正反向電壓。 因給整流器加的是交流電壓,它的最大值是規(guī)定的重要因子。最大反向峰值電壓VRM指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前最高的VRM值可達幾千伏。
6. 最大直流反向電壓VR
上述最大反向峰值電壓是反復加上的峰值電壓,VR是連續(xù)加直流電壓時的值。用于直流電路,最大直流反向電壓對于確定允許值和上限值是很重要的.
7.最高工作頻率fM
由于PN結(jié)的結(jié)電容存在,當工作頻率超過某一值時,它的單向?qū)щ娦詫⒆儾?。點接觸式二極管的fM值較高,在100MHz以上;整流二極管的fM較低,一般不高于幾千赫。
8.反向恢復時間Trr
當工作電壓從正向電壓變成反向電壓時,二極管工作的理想情況是電流能瞬時截止。實際上,一般要延遲一點點時間。決定電流截止延時的量,就是反向恢復時間。雖然它直接影響二極管的開關(guān)速度,但不一定說這個值小就好。也即當二極管由導通突然反向時,反向電流由很大衰減到接近IR時所需要的時間。大功率開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)時,此項指標至為重要。
9. 最大功率P
二極管中有電流流過,就會吸熱,而使自身溫度升高。最大功率P為功率的最大值。具體講就是加在二極管兩端的電壓乘以流過的電流。這個極限參數(shù)對穩(wěn)壓二極管,可變電阻二極管顯得特別重要。
三.幾種常用二極管的特點
1.整流二極管
整流二極管結(jié)構(gòu)主要是平面接觸型,其特點是允許通過的電流比較大二極管,反向擊穿電壓比較高,但PN結(jié)電容比較大,一般廣泛應用于處理頻率不高的電路中。例如整流電路、嵌位電路、保護電路等。整流二極管在使用中主要考慮的問題是最大整流電流和最高反向工作電壓應大于實際工作中的值。
2.快速二極管
快速二極管的工作原理與普通二極管是相同的,但由于普通二極管工作在開關(guān)狀態(tài)下的反向恢復時間較長,約4~5ms,不能適應高頻開關(guān)電路的要求。快速二極管主要應用于高頻整流電路、高頻開關(guān)電源、高頻阻容吸收電路、逆變電路等,其反向恢復時間可達10ns??焖?strong>二極管主要包括快恢復二極管和肖特基二極管。
快恢復二極管(簡稱FRD)是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復時間短特點的半導體二極管,主要應用于開關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中,作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用。 快恢復二極管在制造上采用摻金、單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關(guān)速度,同時也能得到較高的耐壓??旎謴?strong>二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通PN結(jié)二極管不同,它屬于PIN結(jié)型二極管,即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區(qū)I,構(gòu)成PIN硅片。因基區(qū)很薄,反向恢復電荷很小,所以快恢復二極管的反向恢復時間較短,正向壓降較低,反向擊穿電壓(耐壓值)較高。目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中作整流元件,高頻電路中的限幅、嵌位等。
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