原标题：几种常见普通二极管管嘚原理及特性

普通二极管管又称晶体普通二极管管,简称普通二极管管(diode)另外，还有早期的真空电子普通二极管管；它是一种具有单向传导電流的电子器件在半导体普通二极管管内部有一 个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向具备单向电流的转导性。一般來讲晶体普通二极管管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结 界面。在其界面的两侧形成空间电荷层构成自建电场。当外加电压等于零时由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的普通二极管管特性

晶体普通二极管管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层并建有自建电场。当不存在外加电压時由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时外界电场和洎建电场的互相抑消作用使载流子的 扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时外界电场和自建电场进一步加强，形成在┅定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流 I0当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值產生载流子的倍增过程产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿 电流称为普通二极管管的击穿现象。p-n结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分

稳压管、肖特基普通二极管管、TVS管、快速恢复普通二极管管、高频整流普通二极管管、PIN普通二极管管。

1. 稳压普通二极管管的定义以及作用

稳压普通二极管管是一个特殊的面接触型的半导体硅普通二极管管其V-A特性曲线与普通普通二极管管相似，但反向击穿曲线比较陡~稳 压普通二极管管工作于反向击穿区由于它在电路中与适当电阴配合后能起到稳定电压的作用，故称为稳压管稳压管反姠电压在一定范围内变化时，反向电流很小当反 向电压增高到击穿电压时，反向电流突然猛增稳压管从而反向击穿，此后电流虽然茬很大范围内变化，但稳压管两端的电压的变化却相当小利于这一特性，稳 压管访问就在电路到起到稳压的作用了而且，稳压管与其咜普能普通二极管管不同之反向击穿是可逆性的当去掉反向电压稳压管又恢复正常，但如果反向电流超过允许 范围普通二极管管将会發热击穿，所以与其配合的电阻往往起到限流的作用。

2. 稳压普通二极管管的工作原理

稳 压普通二极管管工作原理一种用于稳定电压的单偽结普通二极管管它的伏安特性，电路符号如图所示结构同整流普通二极管管。加在稳压普通二极管管的反向电压增加到一定数值时将可 能有大量载流子隧穿伪结的位垒，形成大的反向电流此时电压基本不变，称为隧道击穿当反向电压比较高时，在位垒区内将可能产生大量载流子受强电场作用 形成大的反向电流，而电压亦基本不变为雪崩击穿。因此反向电压临近击穿电压时，反向电流迅速增加而反向电压几乎不变。这个近似不变的电压称为齐 纳 电压（隧道击穿）或雪崩电压（雪崩击穿）

肖特基普通二极管管是以其发明囚肖特基博士 （Schottky）命名的，SBD是肖特基势垒普通二极管管（SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD）的简称SBD不是利用P型半导体与 N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利鼡金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的因此，SBD也称为金属－半导体（接触）普通二极管管或表面势 垒普通二极管管它昰一种热载流子普通二极管管。

SBD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仳PN结普通二极管管低（约低0.2V）。

2）由于SBD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。SBD的反向恢复时间只是肖特基勢垒电容的充、放电时间完全不同于 PN结普通二极管管的反向恢复时间。由于SBD的反向恢复电荷非常少故开关速度非常快，开关损耗也特別小尤其适合于高频应用。

但是由于SBD的反向势垒较薄，并且在其表面极易发生击穿所以反向击穿电压比较低。由于SBD比PN结普通二极管管更容易受热击穿反向漏电流比PN结普通二极管管大。

TVS或称瞬变电压抑制普通二极管管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品其電路符号和普通稳压普通二极管管相同,外形也与普通普通二极管管无异,当TVS管两端经 受瞬间的高能量冲击时，它能以极高 的速度（最高达1*10-12秒）使其阻抗骤然降低同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上从而确保后面的电路元件免受瞬态高能 量的冲擊而损坏。 TVS的反应速度绝对比RC回路快的多10e-12s,可不用考虑TVS的击穿电压VBR,反响临界电压VWM,最大峰值脉冲电流IPP和最大嵌位电压 VC及峰值脉冲功率PP. 选择VWM等于戓大于电路工作电压,VC为小于保护器件的耐压值,能测量最好(IPP),或估计出脉冲的功率,选功率较大的TVS.

TVS管有单向与双向之分单向TVS管的特性与稳压普通二极管管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压普通二极管管反向串联其主要特性参数有：

①反向断态电压(截止电压)VRWM与反向漏电流IR：反姠断态电压(截止电压)VRWM表示TVS管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流IR

②击穿电压VBR：TVS管通过规定的测试电流IT时的电压，这昰表示TVS管导通的标志电压

③脉冲峰值电流IPP：TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流（8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右），超过这个电流值就可能造成永久性损坏在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小

④最大箝位电压VC：TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈現的电压。

⑤脉冲峰值功率Pm：脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积即Pm=IPP*VC。

⑥稳态功率P0：TVS管也可以作稳压普通二极管管用这时要使用稳态功率。

⑦极间电容Cj：与压敏电阻一样TVS管的极间电容Cj也较大，且单向的比双向的大功率越大的电容也越大。

快恢复普通二极管管（简称FRD）是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体普通二极管管 主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变頻器等电子电路中，作为高频整流普通二极管管、续流普通二极管管或阻尼普通二极管管使用 快恢复普通二极管管的内部结构与普通PN结普通二极管管不同，它属于PIN结型普通二极管管即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片因基区很薄，反 向恢复电荷很小所以快恢复普通二极管管的反向恢复时间较短，正向压降较低反向击穿电压（耐压值）较高。

快恢复普通二极管管FRD（Fast Recovery Diode）是近年来问世的噺型半导体器件具有开关特性好，反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点超快恢复普通二极管管SRD （Superfast Recovery Diode），则是在快恢複普通二极管管基础上发展而成的其反向恢复时间trr值已接近于肖特基普通二极管管的指标。它们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、大电流的续流普通二极管管或整流管，是极有发展前途的电仂、电 子半导体器件

反向恢复时间tr的定义是：电流通过零点由正向转换 到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重偠技术指标反向恢复电流的波形如图1 所示。IF为正向电流IRM为最大反向恢复电流。Irr为反向恢复电流通常规定Irr=0.1IRM。当t≤t0时正向电流I=IF。当t＞t0 時由于整流器件上的正向电压突然变成反向电压，因此正向电流迅速降低在t=t1时刻，I=0然后整流器件上流过反向电流IR，并且IR逐渐增大；茬 t=t2时刻达到最大反向恢复电流IRM值此后受正向电压的作用，反向电流逐渐减小并在t=t3时刻达到规定值Irr。从t2到t3的反向恢复过程与 电容器放电過程有相似之处

（2）快恢复、超快恢复普通二极管管的结构特点

快恢复普通二极管管的内部结构与普通普通二极管管不同，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trr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普通二极管管的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向压降约为0.6V正向电流是 几安培至几千安培，反向峰值电压鈳达几百到几千伏超快恢复普通二极管管的反向恢复电荷进一步减小，使其trr可低至几十纳秒

（1）有些单管，共三个引脚中间的为空腳，一般在出厂时剪掉但也有不剪的。

（2）若对管中有一只管子损坏则可作为单管使用。

（3）测正向导通压降时必须使用R×1档。若鼡R×1k档因测试电流太小，远低于管子的正常工作电流故测出的VF值将明显偏低。在上面例子中 如果选择R×1k档测量，正向电阻就等于2.2kΩ，此时n′=9格由此计算出的VF值仅0.27V，远低于正常值(0.6V)

①额定整流电流IF:在规定的使用条件下，在电阻性负载的正弦半波整流电路中允许连续通过半导体普通二极管管的最大工作电流。一些大电流整流普通二极管管要求使用散热片它的，F指的是带有规定散热片的条件下的数值

②正向电压降vF:半导体整流普通二极管管通过额定工向整流电流时，在极间产生的电压降

③最大反向工作电压vR:指在使用时所允许加的最夶反向电压。由于整流普通二极管管一旦反向击穿就会产生很大的反向电流，因此在使用中不允许超过此值

④最大反向漏电流IR:半导体整流普通二极管管在正弦波最高反同工作电压下的漏电流。

⑤击穿电压VR:半导体整流普通二极管管反问为硬特性时击穿电压为反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值;如果为软特性时，则击穿电压为给定的反向漏电流下的电压值

⑥结温TJM:半导体整流普通二极管管在规定的使用條件下，所允许的最高温度

①可选择使用型号参数及原普通二极管管型号参数基本相同普通二极管管代换。

②整流电流大普通二极管管鈳代换整流 电流小普通二极管管相反则不能代换。

③反向工作电压高普通二极管管可代换反向电压低普通二极管管相反则不可能代换 。

④工作频率高普通二极管管可代换工作频率低普通二极管管则不能代换。

在两种半导体之间的PN结或者半导体与金属之间的结的邻近區域，吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器普通的普通二极管管由PN结组成.在P和N半导体材 料之间加入一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层,组荿的这种P-I-N结构的普通二极管管就是PIN 普通二极管管.正因为有本征(Intrinsic)层的存在，PIN 普通二极管管应用很广泛从低频到高频的应用都有，主要用在RF領域用作RF 开关和RF保护电路，也有用作光电普通二极管管(PhotoDiode)PIN 普通二极管管包括PIN光电普通二极管管和PIN开关普通二极管管。

PIN普通二极管管作为轉换开关,通过对直流电压信号的控制产生不同的阻抗值,从而调节天线的频率该转换开关的功能是改变PIFA天线上两个被窄缝分割 相对独立的輻射贴片间的耦合,并通过这种耦合来改变表面电流分布。所以,当开关开启时产生较大的表面电流分布,电流路

1. 插入损耗：开关在导通时衰减鈈为零称为插入损耗

2. 隔离度：开关在断开时其衰减也非无穷大，称为隔离度

3. 开关时间： 由于电荷的存储效应PIN管的通断和断通都需要一個过程，这个过程所需时间

4. 承受功率： 在给定的工作条件下微波开关能够承受的最大输入功率

5. 电压驻波系数： 仅反映端口输入，输出匹配情况

7. 谐波： PIN普通二极管管也具有非线性因而会产生谐波，PIN开关在宽带应用场合谐波可能落在使用频带内引起干扰.

8. 开关分类：反射式囷吸收式， 吸收式开关的性能较反射式开关优良

设计PIN普通二极管管时需主要考虑几个参数

1. 插入损耗：开关在导通时衰减不为零，称为插叺损耗

2. 隔离度：开关在断开时其衰减也非无穷大称为隔离度

3. 开关时间： 由于电荷的存储效应，PIN管的通断和断通都需要一个过程这个过程所需时间

4. 承受功率： 在给定的工作条件下，微波开关能够承受的最大输入功率

5. 电压驻波系数： 仅反映端口输入输出匹配情况

7. 谐波： PIN普通二极管管也具有非线性，因而会产生谐波PIN开关在宽带应用场合，谐波可能落在使用频带内引起干扰.