二极管的相关参数和典型应用

Release time:2022-05-27
author:Ameya360
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  二极管是基础器件,用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标,称为二极管的参数。现在Ameya360电子元器件采购网就带大家如何看懂规格书中的主要参数以及应用,一起来瞧瞧吧!

二极管的相关参数和典型应用

  1.伏安特性

  (1)正向特性:当0<V<Vth时,正向电流为零,Vth称为死区电压或开启电压。当V>Vth时,开始出现正向电流,并按指数规律增长。

  (2)反向特性:当VBR<V<0时,反向电流很小,且基本不随反向电压的变化而变化,此时的反向电流也称反向饱和电流IS。当V≥VBR时,反向电流急剧增加。VBR称为反向击穿电压。从击穿的机理上看,硅二极管若|VBR|≥7V时,主要是雪崩击穿;若VBR≤4V则主要是齐纳击穿,当在4V~7V之间两种击穿都有,

  2.正向压降(Vf)

  当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值以后,二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压称为二极管的。“正向压降”。說明此正向压降時通常必须注明对应之电流(Vf@If),而且一般应用状况下,系统会希望此二极管之正向压降愈小愈好。

  3.反向电流(IR)

  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,称为漏电流(leakagecurrent)。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。

  反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下,流过二极管的漏电流。反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系,大约温度每升高10,反向电流增大一倍。說明此反向电流時通常必须注明对应之电压及温度(IR@VR,Temp.)。

  4.最高反向工作电压(VRRM)

  加在二极管两端的反向电压高到一定值时,会将管子击穿,失去单向导电能

  力。为了保证使用安全,规定了最高反向工作电压值。例如,IN4001二极管

  反向耐压为50V,IN4007反向耐压为1000V。

  注意:说明或比较VRRM的大小时,必须同时标示其对应的漏电流(IR)大小,这样才能互相比较。

  5.额定正向工作电流(Io)

  是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热,温度上升,温度超过容许限度时,就会使管芯过热而损坏。所以,二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。通常Io的大小与环境温度息息相关,在测试及标示上需要特别注意。

  6.反向恢复时间(trr)

  二极管工作状态由正向偏置(forwardbias)转换到反向偏置(reversebias)时,由于电荷储存(电容)效应,二极管反向漏电流无法立即回复到正常状态,甚至会有overshooting的现象产生,也就是必需历经一些时间才能完全回复到截止状态,这段时间通常称作反向恢复时间,一般较精确的定义为二极管开始发生反向偏置(reversebias)的时间点算起,一直到漏电流恢复到期间最大漏电流的10%为止。

  7.正向电流浪涌(IFSM)

  二极管工作时,经常会因为输入开关on/off切换、瞬间启动或其它电压/电流感应源的影响,对二极管产生瞬间电流浪涌(SurgeCurrent),若超过二极管容忍程度,会造成二极管特性改变、退化、或严重损坏,IFSM就是指二极管能够承受此瞬间电流浪涌的最大值。

  二极管电子元件,具有两个电极的装置,只允许电流由单一方向流过,现在用的比较多是应用其整流的功能。它的应用有:

  1.整流:利用二极管单向导电性,可把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。

  2.开关:二极管在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑电路。

  3.续流:续流在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流作用。

  4.检波:在收音机中起检波作用。

  5.变容:使用于电视机的高频头中。

  6.限幅:二极管正向导通后,它的正向压降基本保持不变(硅管为0.7V,锗管为0.3V)。利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定范围内。

  7.稳压:稳压二极管实质上是一个面结型硅二极管,稳压二极管工作在反向击穿状态。在二极管的制造工艺上,使它有低压击穿特性。稳压二极管的反向击穿电压恒定,在稳压电路中串入限流电阻,使稳压管击穿后电流不超过允许值,因此击穿状态可以长期持续并不会损坏。

  8.触发:触发二极管又称双向触发二极管(DIAC)属三层结构,具有对称性的二端半导体器件。常用来触发双向可控硅 ,在电路中作过压保护等用途。

  9.显示:用于VCD、DVD、计算器等显示器上。

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TVS二极管和齐纳二极管的区别
  TVS(Transient Voltage Suppressors)二极管和齐纳二极管都具有在施加反向电压后,在某一电压下击穿、钳制电压的特性。本 应用笔记将对 TVS 二极管和齐纳二极管的区别予以说明。I-V 特性上的使用范围区别Figure 1 是齐纳二极管的 I-V 特性,Figure 2 是 TVS 二极管的 I-V 特性。这两个二极管都利用了反方向特性这一点,但是齐纳 二极管主要用于稳压用途,所以设计成在 1mA 到 40mA 这样 的小电流区域电压稳定,不能流过大电流(Figure 1 的阴影部 分)。在击穿区域内施加指定的小电流 IZ 时,二极管两端电压值 被规定为齐纳电压 VZ。齐纳二极管通常在使用时处于击穿状态。  对于 TVS 二极管,为了不妨碍保护电路的驱动电压,通常使 用在切断电压 VRWM 以下电压范围内(Figure 2 右侧的阴影部 分)。然后,施加浪涌等过电压时会击穿、流过数 A 到数十 A 的电流(左侧的阴影部分)。由于通常情况下不可以击穿,因此规定了绝对不会引起击穿的 电压最大值即截至电压 VRWM 和击穿电压 VBR 两种。  由于击穿电压 VBR 与齐纳电压 VZ 一样使用小电流进行测量,因 此与实际应用条件下的雪崩电压不同。因此,将流过大电流时 的最大击穿电压规定为钳位电压 VCL。Datasheet 上参数定义的区别TVS 二极管和齐纳二极管的 datasheet 上规定的差异如 Table 1 所示。在前面中也说明过,由于齐纳二极管主要用于稳压用 途,所以只规定了小电流域的齐纳电压 VZ。与此相对,TVS 二极管有着小电流区域的击穿电压 VBR、截至 电压 VRWM、高电流区域的钳位电压 VCL3 个参数的区分。只有 TVS 二极管会有表示在特定浪涌波形中能承受的最大浪 涌功率的峰值脉冲功率 PPP 和表示最大浪涌电流的峰值脉冲电 流 IPP 的定义。仅有 TVS 二极管有 ESD 对策用的 ESD 耐量的规定。对于端子间电容,在通信线路中使用时,需要选择数据波形不 会被电容影响而钝化的端子间电容值,因此仅 TVS 二极管有该 项规定。如上所述,齐纳二极管主要用于稳压,因此 datasheet 上的参 数定义主要是齐纳电压等,项目较少。而 TVS 二极管的目的是 保护其他设备不受浪涌的影响,所以电压的参数定义比较广泛, 还规定了 ESD 耐量和端子间容量等重要项目。
2025-07-10 15:01 reading:352
如何避免二极管过载
  如何避免二极管过载?  二极管作为电路中的基础元件,其过载可能导致性能下降甚至烧毁。以下从选型、安装、保护设计及散热四方面提供实用解决方案:  1.精准选型匹配需求  根据电路特性选择二极管类型:高频电路优先选用肖特基二极管(低反向恢复时间);高压场景采用快恢复二极管;大电流环境需考虑功率二极管。  核对关键参数:正向电流(IF)需预留20%以上余量,反向耐压(VRRM)应高于电路最大电压的1.5倍,避免长期运行在极限值。  2.规范安装降低风险  焊接控制:手工焊接时温度≤260℃,时间<3秒,避免高温导致PN结损伤;自动贴片机需设置预热坡度,防止热冲击。  引脚处理:高频电路中引线长度应<5mm,必要时采用镀金引脚或绞合线降低电感效应;反向安装二极管可能导致极性错误,需严格按丝印标识操作。  3.多级保护限制过流过压  电流限制:串联电阻需按公式R=(Vsupply-Vd)/If计算(Vd为二极管正向压降),例如12V转5V电路中,若If=1A,需串联7Ω电阻;对敏感电路可并联自恢复保险丝(PPTC)实现过流自保护。  电压箝位:并联双向TVS二极管时,其击穿电压应略高于电路工作电压峰值(如12V系统选15V TVS),可抑制ESD或雷电感应脉冲。  4.热管理与布局优化  散热设计:功率二极管必须加装散热片,材料推荐铝合金(导热系数200W/m·K),接触面涂抹导热硅脂(热阻<0.1℃·cm²/W);  PCB布局:高功率二极管周围保留≥2mm禁布区,避免与发热元件(如MOS管)相邻;多二极管并联时采用镜像布局,保证电流均流。  5.电路级预防措施  参数监控:在关键电路中串联采样电阻,通过运放构建过流检测电路,触发后切断电源或启动限流模式;  冗余设计:对不可修复场景(如航空航天),可采用N+1二极管并联备份,单管失效时负载自动分配至健康管。  示例场景:在开关电源设计中,选用600V/10A快恢复二极管,串联1Ω水泥电阻限流,并联1.5KE200CA型TVS管,配合L型散热片(尺寸50×30×10mm),实测在满载40℃环境下连续工作1000小时,壳温稳定在65℃以下,未出现性能衰减。  通过系统化的选型、安装规范及保护设计,可有效延长二极管使用寿命,提升电路可靠性。
2025-06-09 14:21 reading:499
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