常用高频二极管介绍

常用高频二极管介绍 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
常用高频二极管介绍
半导体二极管在高频中主要用于开关、检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中。

一、高频二极管的主要参数
1）最大整流电流I FＭ
二极管在长期稳定工作时，允许通过的最大正向平均电流。

因为电流通过PN结要引起管子发热，电流太大，发热量超过限度，就会使PN结烧坏，所以在实际应用时工作电流通常小于I FM。

2）最大可重复峰值反向电压V RRM
指所能重复施加的反向最高峰值电压，通常是反向击穿电压V BR的一半。

击穿时，反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至因过热而烧坏。

3）反向恢复时间T rr
当工作电压从正向电压变成反向电压时，电流不能瞬时截止，需延迟一段时间，延迟的时间就是反向恢复时间。

T rr直接影响二极管的开关速度，在高频开关状态时，通常此值越小越好。

大功率开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要，T rr越小管子升温越小，效率越高。

4）结电容C J
图1所示的PN 结高频等效电路，其中r表示结电阻，C J表示结电容，包括势垒电容和扩散电容的总效果，它的大小除了与本身结构和工艺有关外，还与外加电压有关。

当PN结处于正向偏置时，r为正向电阻，其数值很小，结电容较大(主要决定于扩散电容C D)。

当PN结处于反向偏置时，r为反向电阻，其数值较大，结电容较小 (主要决定于势垒电容C B) 。

J
图1 PN结的高频等效电路
5）正向电压降V F
二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。

通常硅材料的二极管V F大于1V，锗材料、肖特基二极管为左右。

6）反向电流I R
指管子击穿时的反向电流，其值愈小，则管子的单向导电性愈好。

反向电流I R与温度有密切联系，温度越高，反向电流I R会急剧增加，所以在使用二极管时要注意温度的影响。

一般半导体器件手册中都给出不同型号管子的参数，这是正确使用二极管的依据。

在高频应用场合，要注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压的同时，还应特别注意二极管的最高工作频率（通常由反向恢复时间T rr和结电容C J决定），否则电路工作不正常或者管子升温严重，影响可靠性。

二、几种常用高频二极管的特点
1、快恢复二极管FRD（Fast Recovery Diode）
快恢复二极管的内部结构与普通二极管不同，它是在P型、N型硅材料中间增加了基区I，构成P-I-N硅片。

由于基区很薄，反向恢复电荷很小，不仅大大减小了t rr值，还降低了瞬态正向压降，使管子能承受很高的反向工作电压。

快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向电流是几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百到几千伏。

具有开关特性好，反向恢复时间T rr短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。

可广泛用于开关电源、脉宽调制器（PWM）、不间断电源（UPS）、交流电动机变频调速（VVVF）、高频加热等装置中，作高频、大电流的续流二极管或整流管。

2、超快恢复二极管SRD （Superfast Recovery Diode）
在快恢复二极管基础上发展而成的，其反向恢复时间T rr比FRD更短，是极有发展前途的电力、电子半导体器件。

3、肖特基二极管SBD（Schottky Barrier Diode）
是肖特基势垒二极管的简称。

肖特基二极管是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。

因此，肖特基二极管也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。

SBD的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频整流，在非常高的频率下（如X波段、C波段、S波段和Ku波段）用于检波和混频，在高速逻辑电路中用作箝位。

肖特基二极管的主要优点包括两个方面：
1）由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通门限电压和正向压降都比PN结二极管低（约低）。

2）由于肖特基二极管是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。

肖特基二极管的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于PN结二极管的反向恢复时间。

由于肖特基二极管的反向恢复电荷非常少，故开关速度非常快，开关损耗也特别小。

当然，由于肖特基二极管的反向势垒较薄，并且在其表面较易击穿，所以反向击穿电压比较低；肖特基二极管比PN结二极管更容易受热击穿，反向漏电流比PN结二极管大。

不过近几年，SBD已取得了突破性的进展，150V和200V的高压SBD已经上
市，使用新型材料制作的超过1kV的SBD也研制成功，从而为其应用注入了新的生机与活力。

4、检波二极管
检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号检出来的器件,它具有较高的检波效率和良好的频率特性。

选用时，应根据电路的具体要求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管。

虽然检波和整流的原理是一样的，而整流的目的只是为了得到直流电，而检波则是从被调制波中取出信号成分（包络线）。

因检波是对高频波整流，二极管的结电容一定要小，通常为点接触二极管；为提高检波效率，要求正向电压降V F要小，所以通常采用正向压降比较低的锗材料，目前，结电容小的肖特基二极管已广泛应用检波领域，如1N60。

5、开关二极管
利用其单向导电特性使其成为了一个较理想的电子开关。

半导体二极管导通时相当于开关闭合（电路接通），截止时相当于开关打开（电路切断），所以二极管可作开关用。

开关二极管是专门用来做开关用的二极管，它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短。

开关二极管除能满足普通二极管的性能指标要求外，还具有良好的高频开关特性（反向恢复时间较短），被广泛应用于各类高频电路中。

开关二极管分为普通开关二极管、高速开关二极管、超高速开关二极管、低功耗开关二极管、高反压开关二极管等多种。

常用的国产普通开关二极管有2AK系列，高速开关二极管有2CK系列。

进口高速、超高速开关二极管有1N系列、1S系列、1SS系列（有引线塑封）和RLS系列（表面安装）等等。

6、PIN型二极管（PIN Diode）
这是在P区和N区之间夹一层本征半导体（或低浓度杂质的半导体）构造的晶体二极管。

PIN中的I是“本征”意义的英文略语。

当其工作频率超过100MHz时，由于少数载流子的存贮效应和“本征”层中的渡越时间效应，其二极管失去整流作用而变成阻抗元件，并且，其阻抗值随偏置电压而改变。

在零偏置或直流反向偏置时，“本征”区的阻抗很高；在直流正向偏置时，由于载流子注入“本征”区，而使“本征”区呈现出低阻抗状态。

因此，可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。

它常被应用于高频开关（即微波开关）、移相、调制、限幅等电路中。