導(dǎo)體二極管2.4.1 半導(dǎo)體二極管的分類
半導(dǎo)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)荻O管、發(fā)光二極管、隧道二極管、觸發(fā)二極管等。
常用的半導(dǎo)體二極管的外形圖如圖2.4.1所示。
圖2.4.1 半導(dǎo)體二極管外形圖
2.4.2 普通半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)
1．反向飽和漏電流IS
指在二極管兩端加入反向電壓時(shí)，流過二極管的電流，該電流與半導(dǎo)體材料和溫度有關(guān)。在常溫下，硅管的IS為納安（10-9A）級(jí)，鍺管的IS為微安（10-6A）級(jí)。
2．額定整流電流IF
指二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，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(dá)1000A。
3．最大反向工作電壓URM
指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前最高的URM值可達(dá)幾千伏。
4．最高工作頻率fM
由于PN結(jié)的結(jié)電容存在，當(dāng)工作頻率超過某一值時(shí)，它的單向?qū)щ娦詫⒆儾睢｜c(diǎn)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。
5．反向恢復(fù)時(shí)間trr
指二極管由導(dǎo)通突然反向時(shí)，反向電流由很大衰減到接近IS時(shí)所需要的時(shí)間。大功率開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)時(shí)，此項(xiàng)指標(biāo)至為重要。
2.4.3 幾種常用二極管的特點(diǎn)
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(diǎn)是允許通過的電流比較大，反向擊穿電壓比較高，但PN結(jié)電容比較大，一般廣泛應(yīng)用于處理頻率不高的電路中。例如整流電路、嵌位電路、保護(hù)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(yīng)大于實(shí)際工作中的值。目前常用幾種整流二極管的主要參數(shù)見表2-12。
表2-12 幾種常用整流二極管的主要參數(shù)
型 號(hào)
反向峰值電壓VR(V)
正向平均電流IF(A)
反向飽和漏電流IS(μA)
1N4001
50
1
3
1N4002
100
1
3
1N4003
200
1
3
1N4004
400
1
3
1N4005
600
1
5
1N4006
800
1
3
1N4007
1000
1
3
1N5201
100
2
10
1N5202
200
2
10
1N5203
300
2
10
1N5204
400
2
5
1N5205
500
2
10
1N5206
600
2
10
1N5207
800
2
10
1N5208
1000
2
10
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(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，約4～5ms，不能適應(yīng)高頻開關(guān)電路的要求?？焖俣O管主要應(yīng)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(fù)時(shí)間可達(dá)10ns?？焖俣O管主要包括肖特基二極管和快恢復(fù)二極管。肖特基二極管是由金屬與半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘層為基礎(chǔ)制成的二極管，其主要特點(diǎn)是正向?qū)▔航敌。s0.45V），反向恢復(fù)時(shí)間短和開關(guān)損耗小。但目前肖特基二極管存在的問題是耐壓比較低，反向漏電流比較大。目前應(yīng)用在功率變換電路中的肖特基二極管的大體水平是耐壓在150V以下，平均電流在100A以下，反向恢復(fù)時(shí)間在10～40ns。肖特基二極管應(yīng)用在高頻低壓電路中，是比較理想的?？旎謴?fù)二極管在制造上采用摻金、單純的擴(kuò)散等工藝，可獲得較高的開關(guān)速度，同時(shí)也能得到較高的耐壓。目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中作整流元件，高頻電路中的限幅、嵌位等。幾種常用的快速二極管參數(shù)見表2-13。
表2-13 幾種常用的快速二極管主要參數(shù)
型號(hào)
反向峰值電壓 VR (V)
平均整流電流 IF (A)
反向恢復(fù)時(shí)間 trr (ns)
1N5817
20
1
1N5818
30
1
1N5819
40
1
1N4933
50
1
200
1N4935
200
1
200
1N4937
600
1
200
MUR105
50
1
35
MUR110
100
1
35
MUR115
150
1
35
MUR120
200
1
35
3．穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)反向擊穿特性所表現(xiàn)出的穩(wěn)壓性能制成的器件。穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有： = 1 * GB3 ①穩(wěn)壓值VZ 。指當(dāng)流過穩(wěn)壓管的電流為某一規(guī)定值時(shí)，穩(wěn)壓管兩端的壓降。目前各種型號(hào)的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值在2～200V，以供選擇。②電壓溫度系數(shù) 。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值VZ的溫度系數(shù)在VZ低于4V時(shí)為負(fù)溫度系數(shù)值；當(dāng)VZ的值大于7V時(shí)，其溫度系數(shù)為正值；而VZ的值在6V左右時(shí)，其溫度系數(shù)近似為零。目前低溫度系數(shù)的穩(wěn)壓管是由兩只穩(wěn)壓管反向串聯(lián)而成，利用兩只穩(wěn)壓管處于正反向工作狀態(tài)時(shí)具有正、負(fù)不同的溫度系數(shù)，可得到很好的溫度補(bǔ)償。例如2DW7型穩(wěn)壓管是穩(wěn)壓值為±6～7V的雙向穩(wěn)壓管。③動(dòng)態(tài)電阻rZ。表示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣，一般工作電流越大，rZ越小。④允許功耗PZ。由穩(wěn)壓管允許達(dá)到的溫升決定，小功率穩(wěn)壓管的PZ值為100～1000mW,大功率的可達(dá)50W。⑤穩(wěn)定電流IZ。測(cè)試穩(wěn)壓管參數(shù)時(shí)所加的電流。實(shí)際流過穩(wěn)壓管的電流低于IZ時(shí)仍能穩(wěn)壓，但rZ較大。
穩(wěn)壓管的最主要的用途是穩(wěn)定電壓。在要求精度不高、電流變化范圍不大的情況下，可選與需要的穩(wěn)壓值最為接近的穩(wěn)壓管直接同負(fù)載并聯(lián)。在穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源系統(tǒng)中一般作基準(zhǔn)電源，也有在集成運(yùn)放中作為直流電平平移。其存在的缺點(diǎn)是噪聲系數(shù)較高，穩(wěn)定性較差。表2-14列出了幾種常用穩(wěn)壓管的主要參數(shù)。
表2-14 幾種常用穩(wěn)壓管的主要參數(shù)
型號(hào)
穩(wěn)壓值 VZ (V)
允許功耗 PZ(W)
動(dòng)態(tài)電阻rZ(W)
VZ的溫度系數(shù)（%/℃）
1N5226A
3.3
0.5
28
-7
1N5227A
3.6
0.5
24
-6.5
1N5229A
4.3
0.5
22
-5.5
1N5230A
4.7
0.5
14
3
1N5233A
6
0.5
7
3.8
1N4736
6.8
1
3.5
5
1N4737
7.5
1
4
5.8
1N4738
8.2
1
4.5
6.2
1N4740
9.4～10.6
1
7
7.5
1N4742
11.4～12.7
1
9
7.7
1N4744
13.8～15.6
1
14
8.2
1N6024
100±5%
0.5
400
15.5
1N6026
120±5%
0.5
800
15.5
4．發(fā)光二極管（LED）
發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管類似，所不同的是當(dāng)發(fā)光二極管正向偏置時(shí)，正向電流達(dá)到一定值時(shí)能發(fā)出某種顏色的光。根據(jù)在PN結(jié)中所摻加的材料不同，發(fā)光二極管可發(fā)出紅、綠、黃、橘及紅外光線。在使用發(fā)光二極管時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是若用直流電源電壓驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管時(shí)，在電路中一定要串聯(lián)限流電阻，以防止通過發(fā)光二極管的電流過大而燒壞管子，注意發(fā)光二極管的正向?qū)▔航禐?.2～2V(可見光LED為1.2～2V, 紅外線LED為1.2～1.6V)。二是發(fā)光二極管的反向擊穿電壓比較低，一般僅有幾伏。因此當(dāng)用交流電壓驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，可在LDE兩端反極性并聯(lián)整流二極管，使其反向偏壓不超過0.7V，以便保護(hù)發(fā)光二極管。
