雪崩二极管原理与用途 雪崩二极管的作用

发布时间：2022-08-11 11:43
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：3262

    雪崩二极管是利用半导体PN结中的雪崩倍增效应及载流子的渡越时间效应产生微波振荡的半导体器件。如果在二极管两端加上足够大的反向电压，使得空间电荷区展宽，从N+P结处一直展宽到IP+结处。雪崩二极管常被应用于微波领域的振荡电路中，那么其工作原理如何?下面跟随Ameya360电子元器件采购网一起来了解一下：

    1.工作原理

    在材料掺杂浓度较低的PN结中，当PN结反向电压增加时，空间电荷区中的电场随着增强。这样，通过空间电荷区的电子和空穴，就会在电场作用下获得的能量增大，在晶体中运动的电子和空穴将不断地与晶体原子又发生碰撞，当电子和空穴的能量足够大时，通过这样的碰撞的可使共价键中的电子激发形成自由电子–空穴对。新产生的电子和空穴也向相反的方向运动，重新获得能量，又可通过碰撞，再产生电子–空穴对，这就是载流子的倍增效应。当反向电压增大到某一数值后，载流子的倍增情况就像在陡峻的积雪山坡上发生雪崩一样，载流子增加得多而快，这样，反向电流剧增，PN结就发生雪崩击穿。下图是雪崩击穿的示意图。

雪崩二极管原理与用途 雪崩二极管的作用

    2.微波振荡

    雪崩二极管能以多种模式产生振荡，其中主要有碰撞雪崩渡越时间(IMPATT)模式，简称崩越模式。其基本工作原理是：利用半导体PN结中载流子的碰撞电离和渡越时间效应产生微波频率下的负阻，从而产生振荡。

    另一种重要的工作模式是俘获等离子体雪崩触发渡越时间(TRAPATT)模式，简称俘越模式。这种模式的工作过程是在电路中产生电压过激以触发器件，使二极管势垒区充满电子-空穴等离子体，造成器件内部电场突然降低,而等离子体在低场下逐渐漂移出势垒区。因此这种模式工作频率较低，但输出功率和效率则大得多。

    除上述两种主要工作模式以外，雪崩二极管还能以谐波模式、参量模式、静态模式以及热模式工作。

    3.分类

    雪崩二极管分单漂移区雪崩二极管和双漂移区雪崩二极管。

    单漂移区雪崩二极管的结构有PN、PIN、PNN(或NPP)、PNIN(或NPIP)、MNN。其中PNN结构工艺简单,在适中的电流密度下能获得较大的负阻，且频带较宽，因此在工业中应用较多。

    双漂移区雪崩二极管是1970年以后出现的，其结构为PPNN，实质上相当于两个互补单漂移区雪崩二极管的串联，从而有效地利用了电子和空穴漂移空间，因此输出功率和效率均较高。

    雪崩二极管作用

    雪崩二极管是一种负阻器件，特点是输出功率大，但噪声也很大。主要噪声来自于雪崩噪声，是由于雪崩倍增过程中产生电子和空穴和无规则性所引起的，其性质和散弹噪声类似。

    雪崩击穿是在电场作用下，载流子能量增大，不断与晶体原子相碰，使共价键中的电子激发形成自由电子-空穴对。新产生的载流子又通过碰撞产生自由电子-空穴对，这就是倍增效应。1生2，2生4，像雪崩一样增加载流子。

    它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是：利用雪崩击穿对晶体注入载流子，因载流子渡越晶片需要一定的时间，所以其电流滞后于电压，出现延迟时间，若适当地控制渡越时间，那么，在电流和电压关系上就会出现负阻效应，从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。

    以上就是Ameya360电子元器件采购网关于《雪崩二极管的工作原理及作用》的介绍了，由于雪崩二极管具有功率大、效率高等优点，而且是固体微波源，特别是毫米波发射源的主要功率器件，因此广泛地使用于雷达、通信、遥控、遥测、仪器仪表中。

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

上一篇：触发二极管是什么 触发二极管的工作原理及作用

下一篇：光敏二极管能否代替光敏电阻

在线留言询价

相关阅读
如何避免二极管过载
行业新闻

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 阅读量：226
高温环境下的MDD肖特基二极管设计 如何避免热失效
行业新闻

高温环境下的MDD肖特基二极管设计 如何避免热失效

　　在高温环境下，肖特基二极管(Schottky Diode)以其低正向压降和快速开关特性被广泛应用于电源管理、电机驱动及新能源系统中。然而，由于其PN结被金属-半导体接触结构取代，其温度特性与普通PN结二极管存在显著不同，特别是在高温下，肖特基管的反向漏电流急剧上升，成为热失效的主要隐患。因此，设计人员在高温环境下使用肖特基二极管时，必须充分考虑其热稳定性与散热策略。　　首先，识别失效风险是设计的前提。肖特基二极管的反向漏电流随着温度上升呈指数增长，这不仅加剧功率损耗，还可能引发热失控现象。当结温过高，二极管可能出现反向击穿或短路失效，影响整个电源系统稳定性。　　其次，合理选型与降额设计至关重要。在器件选型阶段，应考虑实际工作温度下的derating(降额)条件。例如，若器件额定反向电压为60V，在高温应用中建议选择100V或更高耐压等级，以提升安全裕度。此外，选择具有低漏电流、高结温耐受能力(如175℃以上)的工业级或汽车级肖特基产品，也能显著降低热失效风险。　　热管理设计是控制结温的关键手段。在PCB布局中，应尽量扩大铜箔面积，加强热传导路径，配合导热硅脂、散热片或热垫片等散热辅助材料。对于功率密集型应用，还可采用DFN、TO-220、DPAK等高散热效率封装，甚至考虑采用多颗器件并联分流，从结构上降低单管热负载。　　最后，建议在系统设计中增加热反馈保护机制，如温度感知芯片或热敏电阻，当温度异常上升时自动限流或关断，以避免连续热应力带来的器件损伤。　　总之，高温环境下的肖特基二极管应用必须在器件选型、热设计与系统保护上多管齐下。通过精准评估漏电特性、合理降额、优化散热与加入温控保护，才能充分发挥肖特基二极管在高效率整流中的优势，同时保障系统长期稳定运行。
2025-04-17 17:24 阅读量：333
齐纳二极管原理及使用方法介绍
行业新闻

齐纳二极管原理及使用方法介绍

　　齐纳二极管(Zener Diode)是一种特殊的二极管，其工作原理主要基于反向击穿效应。当施加到齐纳二极管两端的反向电压超过其“齐纳击穿电压”(也称为反向阻挡电压)，器件会开始导通，使得在器件两端形成一个稳定的电压。　　1.齐纳二极管的工作原理　　在正常工作条件下，齐纳二极管的结构与普通二极管相似。但区别在于齐纳电压(阻断电压)通常设定在比较低的电压水平。当外加反向电压超过额定齐纳电压时，由于击穿效应，齐纳二极管将开始导通，形成一个固定的电压跨接在两端。　　2.齐纳二极管的特点　　电压稳定性：齐纳二极管可以提供非常稳定的电压输出。　　保护电路：常用于稳压和电压限制应用，以保护其他器件免受电压波动的影响。　　温度依赖性：齐纳二极管的工作特性受温度影响较小，相对稳定。　　反向电流大：齐纳二极管在击穿状态下的反向电流比普通二极管要大。　　3.齐纳二极管的使用方法　　选取合适的齐纳二极管：根据所需的电压稳定值和功率要求选择合适的齐纳二极管。　　正确连接极性：确保正确连接齐纳二极管，通常将其放置在反向电压方向。　　合理设计电路：在设计中考虑到齐纳二极管的特性，确保其在工作范围内稳定可靠。　　注意散热：对高功率应用，需考虑齐纳二极管的散热，以确保器件工作在可靠的温度范围内。
2024-12-20 13:31 阅读量：593
锗二极管型号及参数 硅管和锗管有什么区别
行业新闻

锗二极管型号及参数 硅管和锗管有什么区别

　　锗二极管是一种常用于电子电路中的半导体器件。在选择合适的锗二极管时，了解其型号和参数非常重要。此外，还需要清楚硅管和锗管之间的区别。　　1.锗二极管型号及参数　　锗二极管的型号通常由制造商根据该器件的特性指定。常见的锗二极管型号包括但不限于：1N34、1N60、OA81等。这些型号具有各自独特的电性能和应用场景。　　在选择锗二极管时，关注以下参数至关重要：　　最大反向电压(VRM)：即锗二极管可承受的最大反向电压值。　　最大正向电流(IFM)：锗二极管可通过的最大正向电流。　　正向压降(VF)：锗二极管正向导通时的电压降。　　尺寸：锗二极管的物理尺寸对于某些应用也是一个重要考量因素。　　2.硅管和锗管的区别　　尽管硅管和锗管都是半导体材料，但它们在一些方面存在显著区别：　　材料特性：硅管比锗管更普遍，在许多应用中使用。硅管具有较低的功耗和较高的工作温度范围。　　电学特性：锗管的导电性能优于硅管，因此在一些特定应用中，如高频应用，锗管可能更适合。　　价格和稳定性：通常情况下，硅管比锗管便宜，且具有更好的稳定性和一致性。　　反向饱和电压：锗管的反向饱和电压较硅管低，这在一些电路设计中具有优势。　　锗二极管作为一种重要的半导体器件，其型号和参数决定了其在电路中的具体应用。在实际选型时需要结合具体需求进行选择。同时，与硅管相比，锗管在电学特性等方面有着明显的差异，合理选择器件能够有效提高电路性能和稳定性。
2024-11-21 11:53 阅读量：907
热门分类
盒子，外壳，机架 电缆，电线 电路保护 连接器，互连器件 开发套件 机电产品 嵌入式解决方案 风扇，热管理 光电元件 其它 无源元件 电源 半导体 传感器，变送器 测试与测量
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
TL431ACLPR Texas Instruments
型号 品牌 抢购
BP3621 ROHM Semiconductor
TPS63050YFFR Texas Instruments
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
原厂授权品牌
更多授权品牌>>
资讯排行榜
  • 周排行榜
  • 月排行榜

相关百科
体二极管 矽二极管 二极管封装 反向二极管 阻尼二极管 瞬态电压抑制二极管 快速恢复整流二极管 二极管激光器 高速开关二极管 混频二极管 信号二极管 微波二极管 电子二极管 齐纳二极管 ESD保护二极管 晶体二极管 TVS二极管 紫外发光二极管 4位数码管 雪崩二极管 开关二极管 变容二极管 激光二极管 瞬态抑制二极管 整流二极管 稳压二极管 肖特基二极管 发光二极管 PIN二极管 光电二极管 功率二极管 二极管 光电二极管
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年，现 有超过3500家优质供应商，收录600万种产品型号数据，100 多万种元器件库存可供选购，产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等，为广大客户提供一站式购 销服务。

请输入下方图片中的验证码：

验证码