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二极管简介

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二极管简单介绍
A、一般整流二极管
B、高速整流二极管:
①FRD(Fast Recovery Diode:高速恢复二极管)
②HED(High Efficiency Diode:高速高效整流二极管)
③SBD(Schottky Barrier Diode:肖特基势垒二极管)
C、定压二极管(齐纳二极管)
二极管的基本特性
利用PN接合的少数载子的注入和扩散现象,只能一个方向(正向)上流通电流。

如果在PN接合二极管的N型半导体加上负压、在P型半导体加上正电压,就可使电流流通。

我们将该电流的流动方向叫做正向。

如果外加正、负压与上述反方向的电压,则几乎不会流通电流。

我们将该方向叫做反向。

如果提高PN接合二极管的反向电压,则电流在某个电压值会急剧增加。

我们将该电流叫做击穿电流。

此时的电压值对电流而言基本上为定值。

二极管的特性曲线和图形记号、结构
下图表示二极管的特性曲线和图形记号、结构图。

A一般整流二极管
二极管在一般的应用上,有利用电流只在一个方向上流通的功能的交流电压主的整流电路。

典型的2µs 恢复时间
B1)高速恢复二极管(FRD:Fast Recovery Diode)
高速恢复二极管在结构上和一般整流二极管基本相同,但它是一种有白金、金等掺杂物质扩散在Si结晶中,增加了电子和空穴的再结合中心,关闭后少数载子会立刻被消灭的二极管。

因此可以提高二极管的反向恢复特性(反向恢复时间:trr),实现高速动作。

开关时间120 to 500 ns
2)高效二极管(HED:High Efficiency Diode)
高效二极管比上述FRD速度更快,损失更低(正向电压较低),因此它使用外延晶圆,在利用导电调制效果(参考PIN二极管)来降低正向电阻的同时,通过追加重金属扩散,能在不损坏正向特性的情况下,提高反向恢复特性。

HED用于比FRD更为高速的开关电路。

开关时间35—100纳秒
PN接合之间夹着本征半导体(I型),外加正向电压的话,P型半导体和N型半导体会向本征半导体注入很多空穴、以及相同密度度的电子,从而降低比电阻。

这种现象叫“导电调制效果”。

PIN二极管正向流通直流电流的话,在导电调制效果下会显示出较低的电阻值,但外加反向直流电压的话,I层的空乏层会扩大,结果会显示出非常小的电容值。

利用这种特性,可作为高频带的开关与共振电路的频段开关和减衰器。

3)肖特基势垒二极管(SBD:Schottky Barrier Diode)
真空能量等级和传导带等级的能量的差(称为电子亲和力)是利用金属和半导体的不同,根据和PN接合不同的原理,通过改变外加电压的方向来控制电流开合的。

它和利用少数载子扩散电流的PN接合不同,主要是利用多数载子的漂移电流,因此可以实现高速开关。

肖特基势垒二极管和PN接合二极管相比反向电流较大,因此在高压下使用时容易发生热故障,使用时要非常小心。

开关时间10 ns 左右
C稳压二极管(齐纳二极管)
这是利用了PN接合的反向特性的二极管。

用于基准电压源和浪涌电压的吸收。

结构、动作
如果将PN接合二极管的反向电压逐渐提升的话,PN接合部的电场会升高,某个电压点会产生较大的电流。

齐纳二极管(也叫稳压二极管)正是积极利用了这种电压电流特性。

这种电流开始急剧流动的现象就是由齐纳击穿,或者雪崩击穿引起的。

齐纳击穿是由隧道效应引起的,由于强大的电场将束缚电子拉离了接合,成为自由电子,并形成了电流,因此该电压会保持负的温度系数。

而所谓雪崩击穿,是空乏层的电场中被加速的电子、或者空穴的高能量赋予了束缚电子以能量,而成为自由电子的现象,这种新的电子也被加速,并让其他束缚电子成为自由电子的现象重复的结果,就是形成了较大的电流,该电压会保持正的温度系数。

大约6V以下主要是齐纳击穿,而6V以上则主要是由雪崩击穿引起的。

因此,大约在5V时温度系数为零。

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