不可忽视的二极管压降变化

不可忽视的二极管压降变化

袁林

2009.12.16

目录

一、概述

二、二极管导电特性

三、二极管主要参数

四、二极管分类

五、二极管正向压降变化分析

一、概述

二极管都有压降，正向压降根据电流的增加而增大。在一些设计时应注意压降变化。

正向压降与正向电流变化曲线见下图。

二、二极管导电特性

二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面介绍一下二极管的正向特性和反向特性。

•正向特性

在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端、负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，流过二极管的正向电流十分微弱，此时二极管仍然不能导通。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），此电压称为二极管的“正向压降”。

•反向特性

在电子电路中，二极管的正极接在低电位端、负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，二极管处于截止状态，这种连接方式称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为反向漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

三、二极管主要参数

• 3.1、I

——最大正向直流电流

FM

在应用中，二极管正向导通时允许通过的最大电流，它反应一个管子

所能承受的最大电流，如果在电路中实际工作电流超过了最大正向直

流电流，管子将会迅速发热并有可能烧坏PN结，使管子永久损坏。因

此，在设计电路时不仅要看管子的反向耐压，而且应计算正向导通时

流过的电流，合理选择正向电流也适合的管子。

• 3.2、V RWM——最高反向工作电压

由于二极管会发生反向击穿，一旦管子击穿形成短路就有很大的反向

电流，就意味着管子此时失去了单向导电性并可能导致二极管损坏。

所以每种管子都规定一个比反向击穿电压低的最高反向工作电压

V RWM，在实际工作中，只要反向电压的峰值电压不超过最高反向工

作电压，管子就可安全地工作。最高反向工作电压是承受加在管子上

反向电压（峰值）的最大限额，不允许超过。

三、二极管主要参数

• 3.3、T ar——反向恢复时间

反向恢复过程的物理实质是PN结正偏时扩散区积累的非平衡载流子的

消散过程和PN结空间电荷区势垒电容的放电过程。主要影响表现为，

当二极管两端电压从正向负跳时，二极管电流并不立即变为PN结反向

电流Io，而变为相当大的反向电流Ir，并在一段时间ts内维持不变，然

后开始下降，经过时间ts后，最终趋于二极管的反向电流值Io。在脉冲

频率较高的脉冲整流电路中，必须考虑二极管的反向恢复时间。• 3.4、Io——反向饱和电流

反向饱和电流只由少数载流子漂移产生，其值基本上不随反偏压增大

而上升。反向饱和电流的大小反映了二极管的性能，其值越小越好。

在整流应用中，反向饱和电流值会影响二极管的可靠性，因为在反向

偏压一定的情况下，反向饱和电流的大小决定了二极管本身的功耗，

反向饱和电流越大，管子本身消耗的功耗越大，管子就会发热，从而

三、二极管主要参数

• 3.5、V FM——正向电压

一般来说，单纯的PN结的正向电压硅结为0.7V左右，锗

结为0.2V左右，但实际的二极管的正向电压都会大于此

值。这是因为要了获得各种性能的PN结，制造商在设计PN结

时，都会对PN结的结构和掺杂进行一系列的变化，因而得出了

各种各样的正向压降。正向压降最高可达3V以上。而且同一管

子中通过的正向电流不同时，正向压降也是不同的。正向压降

的值是尽可能越小越好。正向电压越大，在管子上消耗的功耗

越大，不仅影响电路的性能，而且影响管子的可靠性。

二极管按用途不同，可分为以下类型。

• 4.1、整流二极管

整流二极管主要用于整流电路中。利用PN 结的单向导电性把交流电转变成脉动直流电。包括普通整流二极管、快恢复整流二极管、肖特基整流二极管等。

一般在要求反向耐压及正向导通电流满足要求的基础上分为如下情况：

I 、直接对电源整流或接有容性负载或感性负载处的整流管，要求承受浪涌电压和浪涌电流的能力较强；II 、对开关电源次级整流的整流管，要求反向恢复时间要快，正向压降要小，整流效率要高。否则会引起

低压断电等故障。同时反向恢复时间时间过长，也会对PWM 模块造成不良影响。肖特基二极管的漏电流很大，可达毫安级，随温度的上升漏电流上升更快；但肖特基二极管具有快速的反应时间及很小的正向压降的特点。

• 4.2、稳压二极管

稳压二极管是一种特殊的齐纳二极管。主要利用其在反向电压临近击穿电压时反向电流急剧增大，发生可逆性击穿的特性。尽管电流在很大范围内变化，但二极管的电压基本稳定在击穿电压附近。利用稳压二极管微小的电压变化引起极大的电流变化的特点快速地把变化的电压反馈到电压调节电阻上，在稳压电路中串联一个合适的电压调节电阻就可以把电压调节在需要的值上。

稳压二极管的主要参数：

I 、V z ——稳压值

此值一般指在某一稳压电流下的值，在实际的电路中流过的稳压电流值不一定就是稳压电流值，因此，实际电路中稳压管稳压端的值不一定就是规范中稳压管的稳压值，但规范中的稳压值是中心值。II 、I ZM ——稳压电流

稳压二极管允许长期通过的最大稳压电流，稳压管的实际工作电流要小于此I ZM 值，否则稳压管会因电流过大而过热损坏。

III 、R z ——动态电阻

动态电阻是指在规定的工作电流下，稳压值的微小变化与通过二极管电流的变量的比值。动态电阻值是衡量稳压管稳压能力的一个参数。稳压管的动态电阻随工作电流大小而改变，工作电流越大，动态四、二极管分类