二极管相关学习

二极管分类

一、整流二极管

1、整流二极管外加正向电压，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V），称为正向导通状态；若加相反的电压，使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。

如半波整流，全波整流，桥式整流。单相全波桥式整流电路其波形图和全波整流波形图是一样的。但是桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半！

2、整流二极管的选择和运用

二极管作为整流元件，要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。如选择不当，则或者不能安全工作，甚至烧了管子；或者大材小用，造成浪费。另外，在高电压或大电流的情况下，如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。

二极管并联的情况：N只二极管并联、每只分担电路总电流的N分之一，。理论上讲：总之，有几只二极管并联，流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是，在实际并联运用时，由于各二极管特性不完全一致，不能均分所通过的电流，会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器，使各并联二极管流过的电流接近一致。

注：均流电阻R一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。电流越大，R应选得越小。

二极管串联的情况：理想上讲：有几只管子串联，每只管子承受的反向电压就应等于总电压的几分之一。但是，在实际并联运用时，由于每只二极管的反向电阻不尽相同，会造成电压分配不均：内阻大的二极管，有可能由于电压过高而被击穿，并由此引起连锁反应，逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R，可以使电压分配均匀。

注：均压电阻可取阻值大点，如1K。

二、稳压二极管

1、稳压二极管，又名齐纳二极管，其工作原

理一种用于稳定电压的单结二极管。此二极管是一

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。

在这临界击穿点上，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，这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源

电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变

动时，负载两端的电压将基本保持不变。稳压二极

管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压

管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二

极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过

串联就可获得更多的稳定电压。

2、稳压二极管稳压电路图分析

D1为稳压二极管，与负载R2并联，R1为限流电阻。若电网电压升高，即电路的输入电压Vin也随之升高，引起负载电压Vout升高。由于稳压管D1与负载R2并联，Vin只要有一点增长，就会使流过稳压管的电流急剧增加，使得I也增大，限流电阻R1上的电压降增大，从而抵消了Vout的升高，保持负载电压Vout基本不变。反之，若电网电压降低，引起Vin 下降，造成Vout 也下降，则稳压管中的电流急剧减小，使得I减小，R1上的压降也减小，从而抵消了Vin的下降，保持负载电压Vout基本不变。若Vin不变而负载电流增加，则R1上的压降增加，造成负载电压Vout下降。Vout只要下降一点点，稳压管中的电流就迅速减小，使R1上的压降再减小下来，从而保持R1上的压降基本不变，使负载电压Vout得以稳定。

综上所述可以看出，稳压管起着电流的自动调节作用，而限流电阻起着电压调整作用。稳压管的动态电阻越小，限流电阻越大，输出电压的稳定性越好。同理稳压二极管也可以串联使用。

3、稳压管的参数

(1)稳定电压Uz Uz就是PN结的击穿电压，它随工作电流和温度的不同而略有变化。对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性。

(2)稳定电流Iz 稳压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围，即Izmin——Izmax。

(3)动态电阻rz 它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，如上图所示，即这个数值随工作电流的不同而改变。通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好。

(4)电压温度系数它是用来说明稳定电压值受温度变化影响的系数。不同型号的稳压管有不同的稳定电压的温度系数，且有正负之分。稳压值低于4v的稳压管，稳定电压的温度系数为负值；稳压值高于6v的稳压管，其稳定电压的温度系数为正值；介于4V和6V之间的，可能为正，也可能为负。在要求高的场合，可以用两个温度系数相反的管子串联进行补偿(如2DW7)。

(5)额定功耗Pz 前已指出，工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好，但是最大工作电流受到额定功耗Pz的限制，超过P2将会使稳压管损坏。

选择稳压管时应注意：流过稳压管的电流Iz不能过大，应使Iz≤Izmax，否则会超过稳压管的允许功耗，Iz也不能太小，应使Iz≥Izmin，否则不能稳定输出电压，这样使输入电压和负载电流的变化范围都受到一定限制。

下图示出了稳压管工作时的动态等效电路，图中二极管为理想二极管。

4、双向稳压管是什么？

其实就像两个稳压二极管负端对负端接上。当双向稳压二极管的A端接电压正，K端接电压负，左边的稳压二极管是正向导通，相当于一个普通二极管，在上面的压降是0.7V，而右边的才是作为稳压二极管。所以这个双向稳压二极管所稳定的电压是0.7V+右边稳压值。

而反过来，双向稳压二极管的k端接电压正，A端接电压负时候。右边的稳压二极管正向导通，左边的稳压二极管作为稳压二极管。

三、开关二极管

1、开关二极管同普通的二极管一样，也是一个PN结的结构，不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。

2、开关二极管和普通二极管有什么区别？

二极管一般工作在交流下，粗划为高低频两类，低频以集中参数为主，高频以分布参数为主。在低频下，电路特性只与零件本身的物理参数有关，比如一颗二极管在直流时降压是0.7V，反向漏电流<0.1uA，那么它在低频时基本与直流下的状态基本一致。所以，可以认为，只要是二极管，无论它是什么类型，只要能满足耐压、电流等要求，在低频下都是可以相互代用的，正如你所说，它们在低频下没有任何区别（严格上说是有区别的，但是这些区别影响不大），除了厂家、型号、外型不一样，它们的作用都一致，只是个“单向导电”的二极管罢了。但是到了高频情况就完全不一样了，二极管的应用及划分就只是在高频领域里才会体现出来，因为高频时，集中参数影响随频率升高而减弱，分布参数参数开始发威。什么是分布参数？举个例子来说明，同样的一根铜走线，在低频时，它的电抗小于0.1欧，到了高频，它可能会变成100欧甚至无穷大。分布参数只在高频才会出现，它要求我们把平时并不在意的走线，排线、布局方式等都要考虑到设计里面，因为一段导线，在高频下它会表现出感抗及容抗的特性，而不单单只是纯阻性。同样，电子元件本身在高频下也存在分布参数，对于二极管，影响最严重的就是本身的垒式电容，简单来说，就是以“PN结”为绝缘体，P、N极为平板构成的一个电容器，这个电容与二极管并联。这个电容也是分布参数的一部份，现在来考虑，在高频工作的二极管，你希望这个电容是大一些还是小一些？答案当然是小一些，越小越好。因为频率越高，容抗越小，容抗越小，二极管的“单向导电”性就越来越不明显，到了一定频率时，二极管直接变成一个电容了，完全失去了它应有的作用。现在我有个1Mhz的应用，手里有两个二极管，二极管A在1Mhz时，它的分布电容<10pF，另一个B 在同样频率下，分布容>0.1uF，噢，毫无疑问我应该用A。为了区分它们，我把A叫“开关”二极管，意思是它能在高频下像个开关一样正常工作，为了减小分布电容，开关二极管的内部结构与其它二极管也是大不相同的，具体你可以上网搜索。那B呢？它可能是一个普通的整流二极管，也可能是一个快恢复二极管。快恢复二极管，如果它的分布电容能小到与开关管一样的程度，那么它就是一个开关管了。既然它还叫快恢复二极管，那就说明它与开关管是有区别的。虽然它有“快恢复”三个字，但并不代表它就能用于高频，相反，此类二极管多数都是在几百Khz以下工作，比如开关电的整流。对于普通二极管来说，它的工作环境算是高频了，但是，它的“快恢复”并不是用来提升它的工作频率的，而是用来减小开关损耗的，主要是方波整流的损耗，比如开关电源里的整流，它整的就是一个方波。我们知道电子运动也是需要时间的，简单的说，假定方波的上升延很陡，是90度。经过二极管时，因为足够的载流子运动一个距离需要一个时间，这个时间越小，输出的上升延波形就越接近90度且平均损耗的功率越小（与斜率有关），这个时间称之为恢复时间。快恢复二极管使用的制造工艺使得它能在很短的时间内产生足够的载流子并且移动距离很短，用来满足低损耗的需求。所以恢复时间越短表示在相同频率下越小表示损耗越小，在相同损耗下，越小表示能应用的频率越高。当然，快恢复二极管也有高频或超高频的，它可以代替相同等级的开关管，但是开关二极管就没办法代替快恢复二极管，那全部都用快恢复得了，为什么还要分？因为价格！可以在相同频率下工作的快恢复二极管价格是开关管的N倍（具体看频率，越高N 越大），如果是你，明明可以用开关管解决的电路你不可能全部都用快恢复吧，所以还是要区别对待。它们的名称主要还是跟它们的应用场合相关的：开关管，用于高频整流；普通管，低频整流；快恢复管，方波整流（高低频）。