元器件选型与参数04 二极管选型

元器件选型与参数04 二极管选型

引用

CSDN

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https://blog.csdn.net/qq_39376872/article/details/144003643

二极管是电子工程中最基本的半导体器件之一，广泛应用于整流、稳压、信号处理等领域。本文详细介绍了二极管的基本参数和各种类型的特点及应用场景，对于电子工程师和爱好者来说是一份实用的参考指南。

一、二极管基本参数

二极管是一种由P型半导体和N型半导体构成的电子元件，具有单向导电性，广泛应用于整流、电压调节、信号处理等领域。以下是二极管的一些基本参数：

1. 正向电压（Forward Voltage, Vf）

• 定义：二极管在正向导通时，正向电流流过二极管时，二极管两端的电压。
• 一般情况下，对于硅二极管，正向电压约为0.7V；对于锗二极管，正向电压约为0.3V。
• 在高功率应用中，正向电压越低越好，可以减少功率损耗。

2. 反向电压（Reverse Voltage, Vr）-一般选择50%

• 定义：二极管在反向时，施加在二极管两端的电压。二极管在反向时理应不导电，直到反向电压超过某一特定值时，二极管会发生击穿。
• 反向电压决定了二极管的耐压能力。常见的耐压值有50V、100V、400V等。

3. 反向泄漏电流（Reverse Leakage Current, Ir）

• 定义：当二极管处于反向工作状态时，理想情况下二极管不应该有电流流过。但由于材料本身的性质和温度等因素，实际中会有微小的电流流过。
• 反向泄漏电流通常会随着温度的升高而增大，影响二极管的性能。一般反向电流应尽可能小，通常为几nA至几μA。

4. 最大反向恢复时间（Reverse Recovery Time, trr）

• 定义：当二极管从导通状态转变为截止状态时，反向恢复所需的时间。
• 在高速开关应用中，反向恢复时间越短越好，否则会引起开关损耗和热量积聚。

5. 最大工作温度（Maximum Operating Temperature, T_max）

• 定义：二极管能够正常工作的最高温度。
• 温度过高会影响二极管的性能，并可能导致故障。通常最大工作温度在125°C到150°C之间。

6. 最大电流（Maximum Current, If_max）

• 定义：二极管能够安全承受的最大正向电流。
• 超过最大电流可能会导致二极管过热或损坏。

7. 结电容（Junction Capacitance, Cj）

• 定义：二极管结区的电容，通常在二极管的反向截止状态下存在。
• 该参数对于高速开关和高频应用尤为重要，结电容越小，二极管的开关速度越快。

二极管的很多封装都是直插和贴片，基本上不太好通过外形来分辨是什么类的二极管。

整流二极管：1N4007、1N5408
肖特基二极管：SS14、SS34、SS54
快恢复二极管：FR107、FR307

二、二极管的分类与应用场景

二极管有多种类型，每种类型都具有不同的特性，适用于不同的应用场景。以下是几种常见的二极管分类及其应用场景：

1. 普通整流二极管

• 特点：主要用于整流电流，承受的电流较大。正向电压较高（约0.7V）。
• 应用：常见于直流电源的整流桥中，将交流电转为直流电，广泛用于电源适配器、充电器、电动工具等设备中。

2. 肖特基二极管（Schottky Diode）

• 特点：正向电压较低（约0.2V-0.3V），反向恢复时间短，效率高。由于其低正向电压和快响应特性，广泛应用于高效能电路中。
• 应用：
• 高效电源：用于高频开关电源、电池管理系统、DC-DC转换器等。
• 信号检测：用于低电压信号处理、电压调节、功率限制等。

3. 快恢复二极管（FRD）

定义：
快恢复二极管是一种具有较短反向恢复时间的二极管，相比普通二极管，能够更快地从导通状态转为截止状态。其反向恢复时间通常在几十纳秒到几百纳秒之间，这使得它在高频和高效率电路中有着广泛的应用。

主要特性：

1. 反向恢复时间（trr）短：与普通二极管相比，快恢复二极管的反向恢复时间更短，因此在高速开关应用中能有效减少开关损耗。
2. 耐压能力强：通常具有较高的反向耐压能力，适用于高压工作环境。
3. 适用于高频工作：由于其快速恢复特性，广泛应用于高频应用领域。

应用：

• 开关电源：特别是用于高频开关电源、逆变器、电力转换设备等。
• 脉冲电路：在脉冲信号传输及控制电路中使用。
• 频率转换：如射频电路、变频驱动等高频高效电源系统。

4. Zener二极管（稳压二极管）

• 特点：具有稳定的反向击穿电压，在反向击穿区域工作时，可以提供稳定的电压。常用于电压调节。
• 参数：稳压值Uz、稳压电流Iz、额定功耗Pz、动态电阻rz、电压温度系数等
• 应用：
• 电压稳压：用于电源电路中的电压稳定器，保护电路不受过高电压损害。
• 过电压保护：用于过电压保护电路中，如电源管理、UPS（不间断电源）等。

5. 发光二极管（LED）

• 特点：可以在通电时发光，具有较高的亮度和长寿命。LED的颜色取决于材料的类型。
• 应用：
• 显示技术：用于各种显示屏（如电视、手机屏幕等）。
• 照明：LED灯具广泛应用于家居照明、街道照明、汽车照明等领域。
• 指示灯：电子设备中的指示灯、指示标志等。

6. 变容二极管（Varactor Diode）

• 特点：其结电容随外加反向电压变化而变化，主要用于调谐电路。
• 应用：
• 调谐电路：广泛用于无线电、电视、频率合成器等中的调谐应用。
• 相位调制：用于相位调制、调频电路中，广泛应用于射频电路中。

7. 瞬态电压抑制二极管（TVS Diode）

• 特点：专门用于快速抑制瞬态电压，如雷击、电压尖峰等。
• 应用：
• 电压瞬态保护：用于电子设备中防止电压突波损害敏感元件，广泛应用于汽车电子、通信、工业控制等领域。