二极管概述，开关二极管，稳压二极管数据手册选型参数
二极管概述，开关二极管，稳压二极管数据手册选型参数
二极管是电子工程中最基本的元器件之一，广泛应用于整流、开关、稳压等电路中。本文详细介绍了二极管的伏安特性、数据手册参数、极限参数、电气特性以及稳压二极管的工作原理和选型注意事项，对于电子工程师和相关从业者具有较高的参考价值。
二极管简介
二极管的伏安特性
上图是二极管的伏安特性曲线
正向特性，在门限导通电压之前，电压增加，电流几乎为零且保持不变，此时二极管不导通。超过门限电压后，电压增加，电流急剧增加，因此会规定一个上限电流，即为平均正向电流，过长时间超过该电流值，二极管会发热损坏。
反向特性，加反向电压，电流发生微弱变化，即漏电流。如果电压持续增加，增加到击穿电压，二极管可能会击穿损坏。
二极管的击穿有两种，齐纳击穿和雪崩击穿，齐纳击穿是可逆的，当外加电压撤出之后，二极管的特性可以恢复，利用该特性可以制作稳压二极管。雪崩击穿，二极管击穿的外加电压值，称为击穿电压。雪崩击穿不可逆，雪崩击穿后，二极管损坏。
二极管数据手册
下面以东芝公司的一款二极管1SS187，来进行了解学习二极管的相关参数。该二极管有较短的反向恢复时间以及较小的寄生电容，可以用于超高速开关应用中。
通过上图我们可以了解该二极管的优势特点，封装信息等，可以看出其正向导通压降，反向电流恢复时间以及总的寄生电容。
由二极管的构造特性我们可以知道二极管的电容包括势垒电容以及扩散电容两部分构成。
参数概述
封装，正向导通压降，反向恢复时间，寄生结电容
二极管的极限参数
极限参数，
最大反向峰值电压，反向电压（最大反向电压是80V，但是可以容忍瞬时峰值电压达到85V）。
反向电压，最大反向电压是80V，如果电压连续超过80V，管子可能损坏。
如图的脉冲信号会发生过冲和下冲，要保证过冲下冲的峰值不能超过反向峰值电压，波形的平均值不能超过最大反向电压。
最大峰值电流，允许瞬时通过的最大电流。
平均导通电流，允许偶尔达到该电流，连续超过该电流值的时候，管子会发热损坏。
在选型时候要降额使用，一般以反向电压，平均电流的80%进行降额使用（极限参数值是在25摄氏度下实验得到的，在恶劣环境下使用，极限参数值会下降，所以先行降额使用）。
功率耗散（Power dissipation），二极管内部结温（Junction temperature），这两个参数都是可以描述二极管温升的参数，在进行热仿真的时候会用到这两个值，二极管的耗散功率我们下面结合表格进行学习。
瞬时浪涌电流Surge current (10ms)，设备开机的时候会有一个浪涌电流，示波器电流探头抓到如上图所示。
图中是一个工作电压12V，额定功率不会超过30瓦的产品，即是工作电流不会超过2安培，图中所示电流已经达到5安培。设备的瞬时启动功率有六十多瓦，所以在为一些板卡设计电源时候，也要留有较大的裕量，满足瞬时开机功率。比如说该产品的额定功耗是30瓦，就可以配备约90瓦左右的电源，满足开机功耗之外，还留有一定的裕量。
电气特性
上表是1SS187的电气特性参数，是在正常使用情况下的性能数据。
正向压降（Forward voltage），该二极管是硅材料制成的管子，导通压降在0.7V左右上下波动，而且随正向电流的不同而不同。
反向漏电流（Reverse current），随反向电压不同而不同，给二极管加反向电压的时候，会有微弱的反向电流流过二极管，被称为漏电流，反向漏电流越小，管子的单向导电性能越好。
电容（Total capacitance包括势垒电容和扩散电容）也是比较重要的参数，在不同电压，不同导通电流，不同频率下，该电容值可能会发生微变。
如果选取的二极管是做开关管使用的，反向恢复（正向电流变到反向电流再恢复到接近于零）时间与该寄生电容的大小相关，正向电流给电容充电，恢复时间给电容放电的时间。电容越小，放电时间越短，管子的开关性能越好。下图进行了解释。
反向恢复时间测试电路
上图是东芝公司给出的反向恢复时间测试电路。
二极管从导通向截止状态转变的时候，二极管阻断反向电流之前需要先释放电容存储的电荷，这个放电时间被称为反向恢复时间，在此期间电流反向流过二极管。
即是，从正向导通电流为零到进入完全截止状态的时间。反向恢复时间过大时候，当大于负脉冲时间时候，管子仍然处于导通状态，开关状态不理想，当选择做开关使用时的二极管时要尤其注意反向恢复时间这一参数，时间越短越好。
电气参数测试变化图
图一，正向电压，正向导通电流随温度的变化曲线；当正向导通电压相同，随着温度的升高，通向电流会增加。当通向电流相同的时候，随着温度的升高，正向导通电压降低。正向电压，导通电流是随温度变化的，选型的时候要进行降额使用。
图二，反向电压电流随温度变化曲线；同一温度下增加反向电压，漏电流也会缓慢增加，反向电压一定的时候，漏电流会随着温度升高而增加。对漏电流敏感的使用场合要十分注意漏电流受温度影响，选型的时候应该注意。
图三，反向电压与总的寄生电容的变化曲线，在1M频率，25摄氏度测试条件下，随着反向电压增大，二极管总的寄生电容会减小。这对反向电流恢复时间是有益的，但是也会引起通向电流的变化，所以在元器件选型的时候要综合多个方面进行考虑。
图四，反向恢复时间与正向导通电流关系变化曲线，正向电流越大，反向恢复时间也越大。电路设计时候要考虑正向电流的大小，从而使反向恢复时间满足电路的设计需求。
稳压二极管，
常用稳压二极管的实物图
下图是二极管的伏安特性曲线
稳压二极管是利用二极管的负向特性工作在齐纳击穿状态，利用PN结的反向击穿状态，其电流可以在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制作的起稳压作用的二极管。稳压作用是当电流增量很大时，引起的电压增量很小。
上图是东芝公司给出的齐纳二极管稳压曲线图，该图是工作在反向击穿区域的。用在稳压，过压保护电路中。
稳压二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件，在临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定。齐纳阻抗理想的情况是零，但现实中齐纳二极管具有一定的阻抗。因此，稳压二极管仅在有限的电流范围内进行稳压。
额定参数
耗散功率（FR−5 Board，在FR−5材料PCB板上的耗散功率，在铝基板Alumina Substrate上耗散功率也会有所不同），是稳压值与最大电流的乘积，耗散功率确定，稳压值一定，最大的额定电流也会随之确定。
需要注意的是225毫瓦是在25摄氏度下测得的，当温度每升高一度耗散功率就会下降1.8毫瓦，注意降额使用。一般消费类电子温升55摄氏度，此时需要计算最大电流值，以便进行合适的选型。
热阻（Thermal Resistance），热阻是将热传递的难易程度进行数值化表示的结果。 将任意 2点之间的温度差，除以该 2 点之间流过的热流量（单位时间内流过的热量）得到的比值即为热阻。热阻大代表热不容易传递，热阻小代表热容易传递。
安森美某系列稳压二极管电气参数
下面对稳压二极管的各项电气参数进行解释
VZ(Reverse Zener Voltage)标称稳定电压，是稳压二极管最重要的参数，没有之一。
IZT（Reverse Current）反向稳定电流，是稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。当低于该值的时候，稳压效果会变差；当高于此值的时候，只要不超过额定功率损耗，也是可以的，而且稳压性能会好一些，但是要消耗更多电能。
ZZT表示在标称稳压值和标称稳压电流下的稳压二极管阻抗； ZZT又称为动态电阻。该值越小，稳压性能也就越好。
IZK表示稳压二极管反向击穿拐点处的电流；
ZZK表示稳压二极管反向击穿拐点处的阻抗；
VR表示稳压二极管的反向电压；
IR表示稳压二极管在反向电压下的漏电流；
IF和VF是正向导通电流以及正向导通压降，对工作在负向特性的稳压二极管参考意义不大。
某系列稳压二极管的温度系数曲线
上述是安森美某系列稳压二极管的温度系数曲线，其性能是受温度影响变化的。
假如某稳压管在25摄氏度时稳压值是7.5伏，对应4毫瓦每摄氏度，意思是指在该标称稳定电压下，温度每变化一度，标称电压波动四个毫伏，如果温升二十摄氏度，电压会波动80毫伏，对管子性能的影响仍是不容小觑的。
选型的时候，要让标称稳压值越准就应该选择温度系数越小的某系列二极管。温度系数越小越好，越小，管子性能受温度的影响越小。
图三，稳压电压与阻抗之间的关系，不同的稳压电压，阻抗也会发生相应变化，不同电流阻抗的变化趋势是相同的。阻抗越小，对稳压效果越好，据此选择合适的工作条件。
图四，稳压二极管的正向特性，一般不会用到。
图七，图八，稳点电压与通过电流之间的关系，线条越直，稳压性能越好。此时电压基本不变，电流有比较大的变化，符合稳压管的特性。
如果选择小电压的稳压二极管做基准电压时候，因为通过的电流比较小，达不到稳压的效果，比如上图中第三条曲线选择5伏特的稳压值，当电流比较小的时候，稳压值可能只有4.6V左右。
其他注意事项
稳压二极管不能进行并联，并联会增加允许的功率耗散。如果两个稳压二极管进行并联，具有较低稳压电压的二极管将会传导大部分电流，可能会超出其所允许的功率耗散。不同的稳压二极管不能进行并联,稳压值大的二极管可能会失效。
并联多个相同的稳压二极管，稳定电压不变化，由于二极管如果存在内阻，并联内阻变小，电流变大，可能会超过耗散功率，致使损坏。
如果串联稳压二极管，稳压值相加，反向串联，稳压值相减。串联的额定电流取决于两个管子中较小的哪一个。
稳压二极管做过压保护的应用
稳压二极管适用于保护电源线，电源控制线，并且能保护内部电路以及 IC免受热插拔等引起的过压影响。
如上图的测试波形，电源进行开关的时候会有一个尖峰脉冲电压当使用稳压二极管的时候，发生过压时，进行泄放，IC能被很好的保护。
稳压管的选择使用
当选择稳压管稳压值是5V的时候，需要的限流电阻的值是250欧姆，当使用稳压管进行稳压的时候一定是要配合限流电阻进行使用的。
本文原文来自CSDN