从基础到实践：常见二极管类型深度解析

从基础到实践：常见二极管类型深度解析

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/qq_41898507/article/details/145944647

二极管是电子工程中最基础也是最重要的元器件之一，广泛应用于整流、稳压、保护、发光等多个领域。本文将从基础到实践，深入解析常见二极管的类型、特点、应用及选型要点，帮助读者全面掌握二极管的相关知识。

整流二极管（Rectifier Diode）

核心功能：将交流电（AC）转换为直流电（DC）。

结构与特点：

• 材料：硅（Si）为主，耐高温，漏电流小。
• 封装：多为通孔式（如DO-41）或大功率贴片（如TO-220）。
• 参数特性：
• 高反向耐压（VRRM）：典型值50V~1000V（如1N4007耐压1000V）。
• 大电流（IF）：1A~50A（如1N5408支持3A连续电流）。

典型应用：

• 电源适配器、充电器中的桥式整流电路。
• 工频（50/60Hz）场景，如家用电器电源模块。

选型要点：

• 电压裕量：VRRM至少为输入峰值电压的2倍（如220V交流输入需选VRRM≥600V的型号）。
• 散热设计：IF≥3A时需加散热片或选择TO-220封装。

型号示例：

肖特基二极管（Schottky Diode）

核心功能：高频开关、低功耗整流。

结构与特点：

• 材料：金属-半导体结（如铂-硅），无PN结，无少数载流子存储效应。
• 优势：
• 超低正向压降（VF）：0.2~0.5V（比硅二极管低50%）。
• 高速开关：反向恢复时间（trr）<10ns，适合MHz级高频应用。
• 劣势：反向漏电流较大（μA级），耐压较低（一般<200V）。

典型应用：

• 开关电源的续流二极管（如Buck电路中的SS34）。
• 高频信号检波（如射频模块）。

选型要点：

• 高频场景：优先选trr<10ns、结电容（Cj）<50pF的型号。
• 耐压选择：避免反向电压超过VRRM的80%。

型号示例：

稳压二极管（齐纳二极管，Zener Diode）

核心功能：利用反向击穿特性实现电压稳定。

结构与特点：

• 掺杂浓度：高掺杂，击穿电压（VZ）精准（误差±5%或±1%）。
• 工作模式：反向偏置，击穿后电流变化大但电压稳定。

关键参数：

• 稳压值（VZ）：1.8V~200V（如1N4733A为5.1V）。
• 功率（PZ）：常见0.5W~5W，需搭配限流电阻使用。

典型应用：

• 低精度电压基准（如为ADC提供参考电压）。
• 过压保护（并联在敏感器件两端）。

设计公式：

• 限流电阻
  （IZ 需大于齐纳最小工作电流，通常1~5mA）

型号示例：

TVS二极管（瞬态电压抑制二极管）

核心功能：吸收瞬态高压（如ESD、雷击），保护后端电路。

结构与特点：

• 响应时间：<1ps，远超压敏电阻（MOV）。
• 钳位电压（Vc）：在IPP电流下的最大电压值。

关键参数：

• 峰值脉冲功率（Pppm）：400W~3000W（如SMAJ5.0A为400W）。
• 击穿电压（VBR）：需高于电路正常工作电压（如5V系统选VBR≥6.4V）。

典型应用：

• 通信接口防护（如RS485、USB的D+/-线）。
• 电源输入级浪涌保护（与保险丝、GDT配合使用）。

选型步骤：

1. 确定电路正常工作电压 Vnormal 。
2. 选择 VBR ≥1.2×Vnormal 。
3. 根据浪涌等级（如IEC61000-4-5）选择 Pppm 。

型号示例：

发光二极管（LED）

核心功能：电致发光，用于指示、照明、光通信。

结构与特点：

• 材料：
• 红光：GaAsP，波长620-630nm，VF≈2.0V。
• 蓝光：InGaN，波长450-470nm，VF≈3.2V。
• 光效：白光LED可达100-200 lm/W（远超白炽灯）。

关键参数：

• 正向电流（IF）：小功率LED为20mA，高亮度LED可达1A。
• 视角：30°（聚光型）到120°（散射型）。

驱动设计：

• 恒流驱动：避免电流波动导致亮度变化或烧毁。
• PWM调光：通过占空比调节亮度，避免色温偏移。

型号示例：

快恢复二极管（Fast Recovery Diode）

核心功能：高频开关电源中的高效整流。

结构与特点：

• 反向恢复时间（trr）：50ns~500ns（普通整流二极管trr>1μs）。
• 材料工艺：掺金或铂减少载流子寿命，加速关断。

典型应用：

• 开关电源次级整流（如反激式电源的输出整流）。
• 逆变器中的续流二极管。

选型对比：

变容二极管（Varactor Diode）

核心功能：电压控制的可变电容，用于调谐电路。

关键参数：

• 电容比（( C_{max}/C_{min} \））：5:1至20:1（如BB139为10:1）。
• Q值：高频下需Q>100以减少损耗。

应用电路：

• VCO（压控振荡器）：通过调节反向电压改变谐振频率。
• FM调频电路：调整载波频率。

型号示例：

选型对比总结表

深度技术提示

1. 高温环境下的二极管失效
   1）硅二极管结温通常限制在150℃，碳化硅（SiC）可达200℃。
   2）设计时需计算热阻：Tj =Ta +Pd ×RθJA 。

2. EMC高频噪声对策
   1）开关电源中肖特基二极管的振铃噪声可通过RC缓冲电路抑制（如22Ω+1nF）。

3. 二极管并联使用风险
   1）直接并联可能导致电流不均，需串联均流电阻（如0.1Ω）。