信号二极管参数及阵列说明

信号二极管是小型双端子，在正向偏置时传导电流，在反向偏置时阻止电流流动

半导体信号二极管是一个小的非线性通常用于电子电路的半导体器件，其中涉及小电流或高频，例如无线电，电视和数字逻辑电路。

信号二极管，有时也称为点的旧名称与其较大的功率二极管相比，接触二极管或玻璃钝化二极管的物理尺寸非常小。

通常，小信号二极管的PN结封装在玻璃中以保护PN结，并且通常在其一端具有红色或黑色带，以帮助识别哪一端是阴极端子。所有玻璃封装信号二极管中使用最广泛的是非常常见的 1N4148 及其等效的 1N914 信号二极管。

小信号和开关二极管有与整流二极管相比，功率和电流额定值更低，约为150mA，最大功率为500mW，但它们在高频应用或处理短时脉冲波形的削波和开关应用中可以更好地工作。

特性对于锗和硅类型，信号点接触二极管的信号是不同的，并且给出如下：

1。锗信号二极管 - 这些具有较低的反向电阻值，在结点上产生较低的正向电压降，通常仅为0.2至0.3V，但由于结构面积较小，因此具有较高的正向电阻值。

<跨度> 2。硅信号二极管 - 它们具有非常高的反向电阻值，并在结点处产生约0.6至0.7v的正向电压降。它们具有相当低的正向电阻值，使它们具有正向电流和反向电压的高峰值。

任何类型二极管的电子符号都是带有条形或线条的箭头最后，下面将举例说明稳态VI特性曲线。

硅二极管VI特性曲线

箭头始终指向传统电流流过二极管的方向，这意味着二极管仅在正电源连接到阳极（ a ）端子时才会导通并且负电源连接到阴极（ k ）端子，因此仅允许电流仅在一个方向上流过它，更像是单向电动阀，（正向偏置条件）。

然而，我们从前面的教程中知道，如果我们在另一个方向连接外部能源，二极管将阻止流过i的任何电流t，而是像开关一样，（反向偏置条件），如下所示。

正向和反向偏置二极管

然后我们可以说理想的小信号二极管在一个方向上传导电流（正向传导）并阻止另一个方向的电流（反向阻断）。信号二极管用于各种应用，如整流器开关，限流器，电压缓冲器或波形整形电路。

信号二极管参数

信号二极管在一系列电压和电流额定值下制造，在为特定应用选择二极管时必须小心。有一个令人眼花缭乱的静态特性阵列与简陋的信号二极管有关，但更重要的是。

1.最大正向电流

最大正向电流（ I F（max） ）顾名思义，允许流过设备的最大正向电流。当二极管在正向偏置条件下导通时，它在PN结上具有非常小的“导通”电阻，因此，功率以热量的形式消耗在该结上（欧姆定律）。

然后，超过其（ I F（max） ）值将导致结点上产生更多热量，二极管将因热过载而失效，通常是破坏性后果。当在最大额定电流附近操作二极管时，最好提供额外的冷却以消散二极管产生的热量。

例如，我们的小型1N4148信号二极管的最大额定电流约为150mA，在25 o C时功耗为500mW。然后必须与二极管串联使用一个电阻，以限制正向电流（ I F（max） ），使其低于此值。

2.峰值反向电压

峰值反向电压（PIV）或最大反向电压（ V R（最大值） ） ），是可以施加在二极管上的最大允许反向工作电压，没有反向击穿和器件损坏。因此，该额定值通常小于反向偏置特性曲线上的“雪崩击穿”水平。 V R（max） 的典型值范围从几伏到几千伏，更换二极管时必须考虑。

峰值逆电压是一个重要参数，主要用于交流整流电路中的整流二极管，参考电压幅度，正弦波形在每个周期从正值变为负值。

3 。总功耗

信号二极管具有总功耗，（ P D（max） ）额定值。该额定值是二极管正向偏置（导通）时可能的最大功耗。当电流流过信号二极管时，PN结的偏置并不完美，并且会对电流产生一定的阻抗，从而导致功率在二极管中以热的形式消散（损耗）。

As小信号二极管是非线性器件，PN结的电阻不是恒定的，它是动态特性，因此我们不能使用欧姆定律来定义电流和电阻或电压和电阻方面的功率。然后，为了找到二极管将消耗的功率，我们必须将其上的电压降乘以流过它的电流： P D = V * I

4.最高工作温度

最高工作温度实际上与结温有关（ T J ）二极管与最大功耗有关。它是二极管结构恶化前允许的最高温度，以每瓦摄氏度为单位表示，（ o C / W ）。

该值与器件的最大正向电流紧密相关，因此在此值时不会超过结点的温度。但是，最大正向电流还取决于器件工作的环境温度，因此最大正向电流通常用于两个或更多环境温度值，例如25 o C或70 o C。

然后在选择或更换信号二极管时必须考虑三个主要参数：

反向电压额定值

正向电流额定值

正向功率消耗等级

信号二极管阵列

当空间有限或需要匹配的开关信号二极管对时，二极管阵列非常有用。它们通常由低电容高速硅二极管组成，例如1N4148以多个二极管封装连接在一起，称为阵列，用于数字电路中的开关和钳位。它们封装在单个内联封装（SIP）中，内部连接4个或更多个二极管，以提供单个隔离阵列，共阴极，（CC）或共阳极，（CA）配置，如图所示。

信号二极管阵列

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信号二极管阵列也可用于数字和计算机电路，以保护高速数据线路或其他输入/输出并联端口，防止静电放电，（ESD）和电压瞬变。

通过连接两个二极管串联电源轨，数据线连接到其结点，如图所示，任何不需要的瞬态由于信号二极管采用8倍阵列，因此可以在单个封装中保护8条数据线。

CPU数据线保护

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信号二极管阵列还可用于将串联或并联组合的二极管连接在一起，形成电压调节器或降压型电路，甚至可以产生ak已知固定参考电压。

我们知道硅二极管上的正向电压降约为0.7v，并且通过将多个二极管串联连接在一起，总电压降将是各个电压降的总和。每个二极管。

但是，当信号二极管串联连接时，每个二极管的电流相同，因此不得超过最大正向电流。

串联信号二极管

小信号二极管的另一个应用是创建一个稳压电源。二极管串联连接在一起，以在二极管组合上提供恒定的DC电压。尽管从串联组合中提取的负载电流发生变化或者为它们提供的直流电源电压发生变化，但二极管两端的输出电压仍保持恒定。考虑下面的电路。

串联信号二极管

正向压降在硅二极管上几乎恒定在大约0.7v，而通过它的电流变化相对较大，正向偏置信号二极管可以形成一个简单的电压调节电路。从电源电压中减去每个二极管上的各个电压降，以在负载电阻上留下一定的电压电位，在上面的简单示例中，给出为 10v-（3 * 0.7V）= 7.9V 。

这是因为每个二极管都有一个与流过它的小信号电流相关的结电阻，串联的三个信号二极管将具有该电阻值的三倍，以及负载电阻 R ，在电源上形成一个分压器。

通过串联更多的二极管，可以实现更大的电压降低。串联连接的二极管也可以与负载电阻并联放置，以用作电压调节电路。这里施加到负载电阻的电压将 3 * 0.7v = 2.1V 。我们当然可以使用单个齐纳二极管生产相同的恒压源。电阻， R D 用于防止负载消除时流过二极管的电流过大。

自由轮二极管

信号二极管也可用于各种钳位，保护和波形整形电路，其中最常见的钳位二极管电路形式是使用与线圈或电感负载并联连接的二极管，以防止损坏精密的开关电路。抑制负载突然“关闭”时产生的电压尖峰和/或瞬变。这种类型的二极管通常被称为“自由轮二极管”，“飞轮二极管”或简称续流二极管，因为它更常被称为。

续流二极管用于保护固态开关（如功率晶体管和MOSFET）免受反向电池保护的损坏以及对高感性负载（如继电器线圈或电机）的保护，其连接示例如下所示。 p>

自由轮二极管的使用

现代快速开关，功率半导体器件需要快速开关二极管，如续流二极管来保护它们形成感应负载，例如电动机线圈或继电器绕组。每次上述开关器件“接通”时，续流二极管在反向偏置时从导通状态变为阻断状态。

但是，当器件快速“关断”时，二极管变为正向偏置，并且存储在线圈中的能量的崩溃导致电流流过续流二极管。如果没有续流二极管的保护，就会出现高di / dt电流，导致高电压尖峰或瞬态电流在电路周围流动，可能会损坏开关器件。

以前，半导体开关器件的工作速度，晶体管，MOSFET，IGBT或数字电路因在电感负载上增加一个续流二极管而受到损害，在某些应用中使用肖特基二极管和齐纳二极管代替。但是在过去几年中，续流二极管重新获得了重要性，主要是因为它们具有改进的反向恢复特性，并且使用能够在高开关频率下工作的超快半导体材料。

其他类型的专用二极管这里不包括光电二极管，PIN二极管，隧道二极管和肖特基势垒二极管。通过在基本的双层二极管结构中增加更多的PN结，可以制造出其他类型的半导体器件。

例如，三层半导体器件成为晶体管，四层半导体器件成为晶闸管或硅控制器整流器和五层设备也称为Triac。

在下一个关于二极管的教程中，我们将看一下有时称为功率二极管的大信号二极管。功率二极管是硅二极管，设计用于高压，大电流电源整流电路。