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二极管为什么不适合串联和并联

Release time：2022-07-06

author：Ameya360

source：网络

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大家都知道，电阻可以用来串联，也可以用来并联。

那么，二极管适合串联和并联吗？

二极管为什么不适合串联和并联

二极管串联时，需要注意静态截止电压和动态截止电压的对称分布。

在静态时，由于串联各元件的截止漏电流具有不同的制造偏差，导致具有最小漏电流的元件承受了最大的电压，甚至达到擎住状态。但只要元件具有足够的擎住稳定性，则无必要在线路中采用均压电阻。只有当截止电压大于1200V的元件串联时，一般来说才有必要外加一个并联电阻。

假设截止漏电流不随电压变化，同时忽略电阻的误差，则对于n个具有给定截止电压VR的二极管的串联电路，我们可以得到一个简化的计算电阻的公式：

二极管为什么不适合串联和并联

式（1.15）中，Vm是串联电路中电压的最大值，△Ir是二极管漏电流的最大偏差，条件是运行温度为最大值。

我们可以做一个安全的假设：

二极管为什么不适合串联和并联

式（1.16）中，Irm是由制造商所给定的。

利用以上估计，电阻中的电流大约是二极管漏电流的六倍。

经验表明，当流经电阻的电流约为最大截止电压下二极管漏电流的三倍时，该电阻值便是足够的。但即使在此条件下，电阻中仍会出现可观的损耗。

原则上，动态的电压分布不同于静态的电压分布。如果一个二极管pn结的载流子小时得比另外一个要快，那么它也就更早地承受电压。

如果忽略电容的偏差，那么在n个给定截止电压值Vr的二极管相串联时，我们可以采用一个简化的计算并联电容的方法：

二极管为什么不适合串联和并联

式（1.17）中，△QRR是二极管存储电量的最大偏差。

我们可以做一个充分安全的假设：

二极管为什么不适合串联和并联

条件是所有的二极管均出自同一个制造批号。△QRR由半导体制造商所给出。除了续流二极管关断时出现的存储电量之外，在电容中存储的电量也同样需要由正在开通的IGBT来接替。根据上述设计公式，我们发现总的存储电量值可能会达到单个二极管的存储电量的两倍。

一般来说，续流二极管的串联电流并不多见，原因是存在下列附件的损耗源：

pn结的n重扩散电压；

并联电阻中的损耗；

需要由IGBT接替的附加存储电量；

由RC电路而导致的元件的增加。

所以在高截止电压的二极管可以被采用时，一般不采用串联方案。

唯一的例外是，当应用电路要求很短的开关时间和很低的存储电量时，这两点正好是低耐压二极管所具备的。当然此时系统的通态损耗也会大大增加。

二极管并联

二极管并联，并不需要附加的RC缓冲电路。重要的是在并联时通态电压的偏差应尽可能小。

判断一个二极管是否适合并联的重要参数是其通态电压对温度的依赖性。如果通态电压随温度的增加而下降，则它具有负的温度系数。对于损耗来说，这是一个优点。

如果通态电压随温度的增加而增加，则温度系数为正。

二极管为什么不适合串联和并联

在典型的并联应用中，这是一个优点，其原因在于，较热的二极管将承受较低电流，从而导致系统的稳定。因为二极管总是存在一定的制造偏差，所以在二极管并联时，一个较大的负温度系数（＞2mV/K）则有可能产生温升失衡的危险。

并联的二极管会产生热耦合：

在多个芯片并联的模块中通过基片；

在多个模块并联于一块散热片时通过散热器。

一般对于较弱的负温度系数来说，这类热偶合足以避免具有最低通态电压的二极管走向温度失衡。但对于负温度系数值＞2mM/K的二极管，则建议降额使用，即总的额定电流应当小于各二极管额定电流的总和。

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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：638

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