二極管簡(jiǎn)介

1、三、根據(jù)特性分類點(diǎn)接觸型二極管，按正向和反向特性分類如下。一般用點(diǎn)接觸型二極管這種二極管正如標(biāo)題所說的那樣，通常被使用于檢波和整流電路中，是正向和反向特性既不特別好，也不特別壞的中間產(chǎn)品。如：SD34、SD46、1N34A等等屬于這一類。高反向耐壓點(diǎn)接觸型二極管是最大峰值反向電壓和最大直流反向電壓很高的產(chǎn)品。使用于高壓電路的檢波和整流。這種型號(hào)的二極管一般正向特性不太好或一般。在點(diǎn)接觸型鍺二極管中，有SD38、1N38A、OA81等等。

2、這種鍺材料二極管，其耐壓受到限制。要求更高時(shí)有硅合金和擴(kuò)散型。高反向電阻點(diǎn)接觸型二極管正向電壓特性和一般用二極管相同。雖然其反方向耐壓也是特別地高，但反向電流小，因此其特長(zhǎng)是反向電阻高。使用于高輸入電阻的電路和高阻負(fù)荷電阻的電路中，就鍺材料高反向電阻型二極管而言，SD54、1N54A等等屬于這類二極管。高傳導(dǎo)點(diǎn)接觸型二極管它與高反向電阻型相反。其反向特性盡管很差，但使正向電阻變得足夠小。對(duì)高傳導(dǎo)點(diǎn)接觸型二極管而言，有SD56、1N56A

3、等等。對(duì)高傳導(dǎo)鍵型二極管而言，能夠得到更優(yōu)良的特性。這類二極管，在負(fù)荷電阻特別低的情況下，整流效率較高。肖特基二極管SBD肖特基勢(shì)壘二極管SBD（SchottkyBarrierDiode，簡(jiǎn)稱肖特基二極管）是近年來間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時(shí)間極短（可以小到幾納秒），正向?qū)▔航祪H0.4V左右，而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。中、小功率肖特基整流二極管大多采用封裝形式。1結(jié)構(gòu)原

4、理肖特基二極管是貴金屬（金、銀、鋁、鉑等）A為正極，以N型半導(dǎo)體B為負(fù)極，利用二者接觸面上形成的勢(shì)壘具有整流特性而制成的多屬半導(dǎo)體器件。因?yàn)镹型半導(dǎo)體中存在著大量的電子，貴金屬中僅有極少量的自由電子，所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴(kuò)散。顯然，金屬A中沒有空穴，也就不存在空穴自A向B的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。隨著電子不斷從B擴(kuò)散到A，B表面電子濃度表面逐漸降輕工業(yè)部，表面電中性被破壞，于是就形成勢(shì)壘，其電場(chǎng)方向?yàn)锽→A。但在該電場(chǎng)作用之下，A中

5、的電子也會(huì)產(chǎn)生從A→B的漂移運(yùn)動(dòng)，從而消弱了由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而形成的電場(chǎng)。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場(chǎng)引起的電子漂移運(yùn)動(dòng)和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到相對(duì)的平衡，便形成了肖特基勢(shì)壘。典型的肖特基整流管的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是以N型半導(dǎo)體為基片，在上面形成用砷作摻雜劑的N外延層。陽極（阻檔層）金屬材料是鉬。二氧化硅（SiO2）用來消除邊緣區(qū)域的電場(chǎng)，提高管子的耐壓值。N型基片具有很小的通態(tài)電阻，其摻雜濃度較H層要高100%倍。

6、在基片下邊形成N陰極層，其作用是減小陰極的接觸電阻。通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，可在基片與陽極金屬之間形成合適的肖特基勢(shì)壘，當(dāng)加上正偏壓E時(shí)，金屬A和N型基片B分別接電源的正、負(fù)極，此時(shí)勢(shì)壘寬度Wo變窄。加負(fù)偏壓E時(shí)，勢(shì)壘寬度就增加，見圖2。綜上所述，肖特基整流管的結(jié)構(gòu)原理與PN結(jié)整流管有很大的區(qū)別通常將PN結(jié)整流管稱作結(jié)整流管，而把金屬半導(dǎo)管整流管叫作肖特基整流管，近年來，采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問世，這不僅可節(jié)省貴金屬，大幅度

7、降低成本，還改善了參數(shù)的一致性。肖特基整流管僅用一種載流子（電子）輸送電荷，在勢(shì)壘外側(cè)無過剩少數(shù)載流子的積累，因此，不存在電荷儲(chǔ)存問題（Qrr→0），使開關(guān)特性獲得時(shí)顯改善。其反向恢復(fù)時(shí)間已能縮短到10ns以內(nèi)。但它的反向耐壓值較低，一般不超過去時(shí)100V。因此適宜在低壓、大電流情況下工作。利用其低壓降這特點(diǎn)，能提高低壓、大電流整流（或續(xù)流）電路的效率。2性能比較表1列出了肖特基二極管現(xiàn)超快恢復(fù)二極管、快恢復(fù)二極管、硅高頻整流二極管、硅

8、高速開關(guān)二極管的性能比較。由表可見，硅高速開關(guān)二極管的trr雖極低，但平均整流電流很小，不能作大電流整流用。3檢測(cè)方法TVS在電路中和穩(wěn)壓管一樣，是反向使用的，圖2所示為單向TVS的工作曲線圖。各參數(shù)說明如下：A.擊穿電壓（VBR）：TVS在此時(shí)阻抗驟然降低，處于雪崩擊穿狀態(tài)。B.測(cè)試電流（IT）：TVS的擊穿電壓VBR在此電流下測(cè)量而得。一般情況下IT?。盡A。C.反向變位電壓（VRWM）：TVS的最大額定直流工作電壓當(dāng)TVS兩端電壓

9、繼續(xù)上升，TVS將處于高阻狀態(tài)。此參數(shù)也可被認(rèn)為是所保護(hù)電路的工作電壓。D.最大反向漏電流（IR）：在工作電壓下測(cè)得的流過TVS的最大電流。E.最大峰值脈沖電流（IPP）：TVS允許流過的最大浪涌電流，它反映了TVS的浪涌抑制能力。F.最大箝位電壓（VC）：當(dāng)TVS管承受瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，管子中流過大電流，峰值為IPP，端電壓由VRWM值上升到VC值就不再上升了，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)作用。浪涌過后，隨時(shí)間IPP以指數(shù)形式衰減，當(dāng)衰減到一定值后

10、，TVS兩端電壓由VC開始下降恢復(fù)原來狀態(tài)。最大箝位電壓VC與擊穿電壓VBR之比稱箝位因子Cf，表示為Cf=VCVBR，一般箝位因子僅為1.2～1.4。G.峰值脈沖功率(PP)：PP按峰值脈沖功率的不同TVS分為四種，有500Ｗ、600Ｗ、1500Ｗ和5000Ｗ。最大峰值脈沖功率：最大峰值脈沖功率為：PN=VCIPP。顯然，最大峰值脈沖功率愈大TVS所能承受的峰值脈沖電流IPP愈大；另一方面，額定峰值脈沖功率PP確定以后，所TVS能承受

11、的峰值脈沖電流IPP，隨著最大箝位電壓VC的降低而增加。TVS最大允許脈沖功率除了和峰值脈沖電流和箝位電壓有關(guān)外，還和脈沖波形、脈沖持續(xù)時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)。對(duì)于幾種不同的脈沖波形PN=KVCIPP其中K為功率因數(shù)，圖3給出了幾種典型脈沖波形的K值。圖4所示為最大允許脈沖功率和脈沖時(shí)間的關(guān)系曲線。圖中描繪了500W和1.5KW系列TVS的最大允許脈沖功率隨脈沖持續(xù)時(shí)間增加的降額曲線典型的脈沖時(shí)間為1ms。500W和1.5KW即為脈沖持續(xù)時(shí)

12、間為1ms時(shí)的最大允許脈沖功率。圖5所示為最大允許脈沖功率隨環(huán)境溫度增高的降額曲線，曲線表明，環(huán)境溫度超過25℃最大允許脈沖功率呈線性下降：在150℃時(shí)，脈沖功率為零。TVS所能承受的瞬時(shí)脈沖峰值可達(dá)數(shù)百安培，其箝位響應(yīng)時(shí)間僅為11012秒；TVS所允許的正向浪涌電流在25℃1120秒的條件下也可達(dá)50200安培。一般地說TVS所能承受的瞬時(shí)脈沖是不重復(fù)的脈沖。而實(shí)際應(yīng)用中，電路里可能出現(xiàn)重復(fù)性脈沖。TVS器件規(guī)定脈沖重復(fù)率比(脈沖持續(xù)

13、時(shí)間和間歇時(shí)間之比)為0.01%。如不符合這一條件，脈沖功率的積累有可能使TVS燒毀。電路設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意這一點(diǎn)。TVS的工作是可靠的，即使長(zhǎng)期承受不重復(fù)性大脈沖的高能量的沖擊，也不會(huì)出現(xiàn)“老化“問題。試驗(yàn)證明，TVS安全工作于10000次脈沖后其最大允許脈沖功率仍為原值的80％以上。TVS的分類TVS管按功率分類，可分為500W、600W、1500W及5000W。也可按極性分類。按極性分為單極性及雙極性兩種。雙極性尾標(biāo)中綴以C。按TVS

14、管VBR的值對(duì)標(biāo)稱值的離散程度可以把TVS分為兩類，即離散程度為5%和10%的，離散程度為5%的型號(hào)中尾標(biāo)綴以A，如SA5.0CA。TVS的應(yīng)用TVS主要用于對(duì)電路元件進(jìn)行快速過電壓保護(hù)。它能“吸收“功率高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌信號(hào)。TVS具有體積小、功率大、響應(yīng)快、無噪聲、價(jià)格低等諸多優(yōu)點(diǎn)它的應(yīng)用十分廣泛，如:家用電器；電子儀器；儀表；精密設(shè)備；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；通訊設(shè)備RS232、485及CAN等通訊端口；ISDN的保護(hù)；IO端口；IC電路保護(hù)；

15、音、視頻輸入；交、直流電源；電機(jī)、繼電器噪聲的抑制等各個(gè)領(lǐng)域。它可以有效地對(duì)雷電、負(fù)載開關(guān)等人為操作錯(cuò)誤引起的過電壓沖擊起保護(hù)作用，下面是幾個(gè)TVS在電路應(yīng)用中的典型例子。TVS用于交流電路：見圖６，這是一個(gè)雙向TVS在交流電路中的應(yīng)用可以保護(hù)整流橋及負(fù)載中所有的元器件。圖7所示為用單向TVS并聯(lián)于整流管旁側(cè)以保護(hù)整流管不被瞬時(shí)脈沖擊穿。圖8中TVS1是一只雙向TVS管，它正負(fù)兩個(gè)方向均可“吸收“瞬時(shí)大脈沖把電路電壓箝制到預(yù)定水平。這類

16、雙向TVS用于交流電路是極方便的。它可以保護(hù)變壓器以后的所有電路元件。由于加上TVS1電路保險(xiǎn)絲容量要加大。TVS2也是一只雙向TVS管，它可以對(duì)橋式整流器及以后的電路元件實(shí)行過電壓保護(hù)。它的Vb值及VC值應(yīng)與變壓器副邊輸出電壓相適應(yīng)。TVS3是一只單向TVS管，因?yàn)榧釉谒厦娴碾妷菏且颜骱蟮牧麟娭眽篢VS3只保護(hù)負(fù)載不受過電壓沖擊，電路中可以根據(jù)需要使用三個(gè)TVS管中的一只或幾只。TVS和其它浪涌保護(hù)元件的比較現(xiàn)在國內(nèi)不少需要進(jìn)行浪