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什么是開關二極管

電子百科|Electronic-encyclopedia|

2022-11-17 18:45:05 930

什么是開關二極管，顧名思義，也就是為在電路上進行"開"、"關"而特殊設計制造的一類二極管。是半導體二極管的一種此二極管具有正向施加電壓時電流通過 (ON)，反向施加電壓時電流停止 (OFF) 的性能。反向恢復時間 (trr) 短，與其他二極管相比，開關特性優異。

工作特性
開關二極管從截止（高阻狀態）到導通（低阻狀態）的時間叫開通時間；從導通到截止的時間叫反向恢復時間；兩個時間之和稱為開關時間。一般反向恢復時間大于開通時間，故在開關二極管的使用參數上只給出反向恢復時間。開關二極管的開關速度是相當快的，像硅開關二極管的反向恢復時間只有幾納秒，即使是鍺開關二極管，也不過幾百納秒。開關二極管具有開關速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點，廣泛應用于電子設備的開關電路、檢波電路、高頻和脈沖整流電路及自動控制電路中。

工作原理
半導體二極管導通時相當于開關閉合（電路接通），截止時相當于開關打開（電路切斷），所以二極管可作開關用，常用型號為1N4148。由于半導體二極管具有單向導電的特性，在正偏壓下PN結導通，在導通狀態下的電阻很小，約為幾十至幾百歐；在反向偏壓下，則呈截止狀態，其電阻很大，一般硅二極管在10ΜΩ以上，鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性，二極管將在電路中起到控制電流接通或關斷的作用，成為一個理想的電子開關。以上的描述，其實適用于任何一支普通的二極管，或者說是二極管本身的原理。但針對于開關二極管，最重要的特點是高頻條件下的表現。高頻條件下，二極管的勢壘電容表現出來極低的阻抗，并且與二極管并聯。當這個勢壘電容本身容值達到一定程度時，就會嚴重影響二極管的開關性能。極端條件下會把二極管短路，高頻電流不再通過二極管，而是直接繞路勢壘電容通過，二極管就失效了。而開關二極管的勢壘電容一般極小，這就相當于堵住了勢壘電容這條路，達到了在高頻條件下還可以保持好的單向導電性的效果。

反向恢復時間 (trr)？

反向恢復時間 (trr) 是指開關二極管從導通狀態到完全關閉狀態所經過的時間。一般關斷后電子不能瞬間停止，有一定量的反向電流流過。其漏電流越大損耗也越大。還正在開發優化材料或擴散重金屬從而縮短trr，抑制反沖后振蕩（振鈴）的FRD (Fast Recovery Diode) 等產品。

種類
開關二極管分為普通開關二極管、高速開關二極管、超高速開關二極管、低功耗開關二極管、高反壓開關二極管、硅電壓開關二極管等多種。普通開關二極管常用的國產普通開關二極管有2AK系列鍺開關二極管，表4-8為2AK系開關二極管的主要參數。高速開關二極管高速開關二極管較普通開關二極管的反向恢復時間更短，開、關頻率更快。常用的國產高速開關二極管有2CK系列。進口高速開關二極管有1N系列、1S系列、1SS系列（有引線塑封）和RLS系列（表面安裝）。超高速開關二極管常用的超高速開關二極管有1SS系列（有引線塑封）和RLS系列（表面封裝）。低功耗開關二極管低功耗開關二極管的功耗較低，但其零偏壓電容和反向恢復時間值均較高速開關二極管低。常用的低功耗開關二極管有RLS系列（表面封裝）和1SS系列（有引線塑封）。高反壓開關二極管高反壓開關二極管的反向擊穿電壓均在220V以上，但其零偏壓電容和反向恢復時間值相對較大。常用的高反壓開關二極管有RLS系列（表面封裝）和1SS系列（有引線塑封）。硅電壓開關二極管硅電壓開關二極管是一種新型半導體器件，有單向電壓開關二極管和雙向電壓開關二極管之分，主要應用于觸發器、過壓保護電路、脈沖發生器及高壓輸出、延時、電子開關等電路。單向電壓開關二極管也稱轉折二極管，郵PnPN四層結構的硅半導體材料組成，其正向為負阻開關特性（指當外加電壓升高到正向轉折電壓值時，開關二極管由截止狀態變為導通狀態，即由高阻轉為低阻），反向為穩定特性。雙向電壓二極管由NPnPN五層結構的硅半導體材料組成，其正向和反向均具有相同的負阻開關特性。