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6种二极管的特性分析

dytfki8u8yql 来源:头条号鹏城电路 2023-11-28 10:29 次阅读

整流二极管

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整流二极管 (Rectifier Diode) 顾名思义,是指对商用频率的交流电进行整流的二极管。整流的主要目的是将交流转换为直流,其具有高电压、高电流特性。另外,根据使用频率和使用条件不同,转换效率有所不同,提供低VF(正向电压)、高速开关型、低噪音等产品

肖特基势垒二极管

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一般的二极管是利用PN接合来发挥二极管特性,而肖特基势垒二极管是利用了金属和半导体接合产生的肖特基势垒。

与一般的PN结二极管相比,具有正向电压 (VF) 低,开关速度快的特点。但漏电流 (IR) 大,有如果热设计错误则引起热失控的缺点。

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广泛用于电源部二次侧整流。其特性根据使用的金属不同而不同,ROHM利用多种金属,推出如下产品阵容。

低VF型 RB1系列

低IR型 RB0系列

车载用超低IR型 RB8系列

特点

通过改变金属种类,可制造低VF型、低IR型产品。

关于热失控

肖特基势垒二极管在特性上会因正向电流大而导致发热。发热则漏电流 (IR) 变大,同时外壳温度、环境温度也上升。如果热设计错误,发热将高于散热,达不到热平衡持续发热。其结果漏电流 (IR) 也持续增加,最终元器件遭到损坏。这种现象叫做热失控。

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特点周围温度高,则引起热失控。

TVS二极管

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TVS是“Transient Voltage Suppressors”的首字母缩写,是一种用于过电压保护和 ESD保护的器件。

TVS二极管的工作原理

TVS二极管用来保护后段的IC免受由静电和电源波动引起的意外过电压和浪涌的影响。

整流二极管和肖特基势垒二极管利用的是二极管的正向特性,而TVS二极管与齐纳二极管(ZD)一样,利用的是二极管的反向特性。

如下图所示将TVS二极管与IC并联,当电路正常工作时,TVS二极管处于OFF状态,只消耗一定的漏电流。

当被施加了浪涌等过电压时,TVS二极管会变为ON状态,并且TVS侧会消耗脉冲电流,从而钳制过电压并保护后段的IC。

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TVS二极管的极性(单向和双向)

TVS二极管的极性是与电路品质相关的项目。

单向TVS可用作LH等单极电路的保护器件,不适用于保护双极电路。

双向TVS可以用于正负两极的保护,因此适用于保护双极电路和CAN等数据线路。

此外,双向TVS也可用于保护单极电路。

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TVS与ZD的区别

TVS和ZD在利用二极管的反向特性方面是相同的,但是由于ZD主要用于恒压应用,因此对电压稳定的低电流范围(5mA~40mA)规定了“齐纳电压(VZ)”。

此外,ZD基本上在ON状态下使用。

而TVS为了不影响IC的驱动电压,在电路正常工作期间处于OFF状态,当被施加了浪涌等突发过电压时,击穿电压值变得越发重要。

因此,规定了绝对不会导致击穿的两个电压——“截止电压(VRWM)”和“击穿电压(VBR)”。

此外,由于其主要用途是过电压保护,因此,作为保护特性,对几A~几十A范围内的大电流范围特性也有规定。

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开关二极管

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顾名思义,是指具有开关功能的二极管。此二极管具有正向施加电压时电流通过 (ON),反向施加电压时电流停止 (OFF) 的性能。反向恢复时间 (trr) 短,与其他二极管相比,开关特性优异。

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反向恢复时间 (trr)?

反向恢复时间 (trr) 是指开关二极管从导通状态到完全关闭状态所经过的时间。一般关断后电子不能瞬间停止,有一定量的反向电流流过。其漏电流越大损耗也越大。还正在开发优化材料或扩散重金属从而缩短trr,抑制反冲后振荡(振铃)的FRD (Fast Recovery Diode) 等产品。

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特点trr是指电压变为反向后,直到电流变为零的时间。trr快速,则可以实现低损耗、高速开关。

恒压(齐纳)二极管

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齐纳二极管利用电流变化时电压恒定的特点,用于恒压电路,作为防止IC免受浪涌电流、静电损坏的保护元件使用。其特点是一般的二极管是正向使用,而齐纳二极管是反向使用。反向击穿电压称为齐纳电压 (VZ) 、此时的电流值称为齐纳电流 (IZ) 。近年来随着电子设备的微细化/高功能化的不断发展,要求保护元件具备更高性能,在这种趋势下逐渐拉大与TVS (Transient Voltage Suppressor) 的差别。

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特点只有ZD利用了反向特性。

高频二极管

■引脚二极管举例

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电阻值高的I型半导体制成,其特点是引脚间电容(CT)非常小。正向电压条件下,具有可变电阻特性,反向电压条件下,具有电容器特性。利用其高频特性(引脚间电容小,因此对通信线没有影响),作为高频信号开关(带天线的移动设备),衰减器,AGC电路用可变电阻元件使用。

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引脚间电容 (CT) ?

二极管引脚间施加反向电压时,存储的电荷量称为引脚间电容(CT)。结合P层和N层,则空穴与电子结合,在界面形成电气特性为中性的耗尽层。耗尽层起到寄生电容器的作用,其电容值(CT) 与PN结的面积成正比,与距离 (d) 成反比。距离由P层、N层浓度等因素设计而成。向二极管施加电压,则耗尽层扩大,CT下降。根据使用的应用不同,其要求的CT值不同。

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特点耗尽层越宽(d大)CT越低。

审核编辑:汤梓红

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原文标题:引脚间电容 (CT) ?

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