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1、什么是二极管？

二极管是一种用锗或者硅半导体材料做成的，半导体材料导电性能在常温下介于导体和绝缘体之间。
二极管它们都有一个共同的性能，单向导电性，就是说电流只能从二极管的阳极进去，负极出去，反过来就不行了。为什么呢？二极管中有个叫PN结的东西，就是它阻止了电流逆流。
P区和N区里面的杂质离子相互作用，N区杂质离子带正电荷，P区杂质离子带负电荷，在空间电荷区形成了内电场，扩散运动的进行使空间电荷区变宽，内电场也变强了。

这个内电场一方面阻止了扩散运动的进行，扩散就不容易进行下去；另一方面使空穴（少子）从N区往P区漂移，自由电子从P区往N区漂移，这个漂移可不是汽车漂移，是受N区高电势，P区低电势的内电场影响产生漂移，叫做少子漂移。慢慢的空间电荷区就稳定了。
总结来说多子运动叫做扩散运动，少子运动就是漂移运动，当两种运动达到动态平衡就产生了PN结。在PN结加上相应的电级引线和管壳，就构成了半导体二极管。由P区引出的电极成为了正极，由N区引出的电极成为了负极。
导通与截至
当PN结加正向导通电压就是把P区引脚加电源正极，N区引脚连接电源负极。电流方向由P区流向N区和PN 结内部的内电场相反，当电压大于内电场电压时，外部的电源抵消了其内电场。
内电场抵消了，有利于扩散运动的进行，空间电荷区慢慢变成了P区和N区，当空间电荷区越来越薄，直到最薄的时候这时候会形成一个扩散电流，这时候二极管也就导通了，这时候的电压称为导通电压。

反之把P区引脚加电源负极，N区引脚连接电源正极，这时候电流流动的方向和内电场的方向相同，增强了内电场使得空间电荷区变宽，空穴会被拉向P区的方向，电子会被拉向N区的方向，从而阻止了扩散运动，形成了反向漏电流，由于电流非常小，这就是截止状态。
反向电压增大到一定程度时，反向电流将突然增大。如果外电路不能限制电流，则电流会大到将PN结烧毁，这时候的电压成为击穿电压，这时候二极管就没用了。

2、符号

3、参数

3.1反向饱和漏电流IR

指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，该电流与半导体材料和温度有关。在常温下，硅管的IR为纳安（10-9A）级，锗管的IR为微安（10-6A）级。

3.2额定整流电流IF

指二极管长期运行时，根据允许温升折算出来的平均电流值。目前大功率整流二极管的IF值可达1000A。

3.3.最大平均整流电流IO

在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。这是设计时非常重要的值。

3.4.最大浪涌电流IFSM

允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。

3.5最大反向峰值电压VRM

即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。 因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前最高的VRM值可达几千伏。

3.6.最大直流反向电压VR

上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，VR是连续加直流电压时的值。用于直流电路，最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的.

3.7最高工作频率fM

由于PN结的结电容存在，当工作频率超过某一值时，它的单向导电性将变差。点接触式二极管的fM值较高，在100MHz以上；整流二极管的fM较低，一般不高于几千赫。

3.8反向恢复时间Trr

当工作电压从正向电压变成反向电压时，二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。实际上，一般要延迟一点点时间。
决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。也即当二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近IR时所需要的时间。大功率开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要。

3.9最大功率P

二极管中有电流流过，就会吸热，而使自身温度升高。最大功率P为功率的最大值。具体讲就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管，可变电阻二极管显得特别重要。

4、分类

发光二极管只是二极管其中之一，还有许多不同用途的二极管：整流二极管、稳压二极管、光电二极管、开关二极管等。整流二极管在我们生活中比较常见，都用在交流转直流的电路中：手机充电器，电脑充电器，电动车充电器等等。
二极管根据其特性分为整流二极管、开关二极管、肖特基势垒二极管、齐纳二极管、用于高频的高频二极管。另外，作为保护元件一般使用齐纳二极管，但随着周边电路的精密化、应用微细化，被要求使用更高性能的保护元件 — TVS (Transient Voltage Suppressor)。

4.1整流二极管

整流二极管 (Rectifier Diode) 顾名思义，是指对一定频率的交流电进行整流的二极管。整流的主要目的是将交流转换为直流，其具有高电压、高电流特性。另外，根据使用频率和使用条件不同，转换效率有所不同，提供低VF（正向电压）、高速开关型、低噪音等产品。

4.2开关二极管

此二极管具有正向施加电压时电流通过 (ON)，反向施加电压时电流停止 (OFF) 的性能。反向恢复时间 (trr) 短，与其他二极管相比，开关特性优异。常用型号为1N4148。
针对于开关二极管，最重要的特点是高频条件下的表现。
高频条件下，二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗，并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时，就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路，高频电流不再通过二极管，而是直接绕路势垒电容通过，二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小，这就相当于堵住了势垒电容这条路，达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。

反向恢复时间 (trr) 是指开关二极管从导通状态到完全关闭状态所经过的时间。一般关断后电子不能瞬间停止，有一定量的反向电流流过。其漏电流越大损耗也越大。还正在开发优化材料或扩散重金属从而缩短trr，抑制反冲后振荡（振铃）的FRD (Fast Recovery Diode) 等产品。

trr是指电压变为反向后，直到电流变为零的时间。
trr快速，则可以实现低损耗、高速开关

4.3Schottky肖特基二极管

肖特基二极管是以其发明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD）的简称。
SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。
应用
最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。
其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。

4.4Zener齐纳二极管

稳压二极管，英文名称Zener diode，又叫齐纳二极管。利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。
此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。
稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。

4.5TVS瞬态二极管

TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管，又称为瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

5、应用电路

5.1整流电路

5.1.1半波整流电路

由于半波整流电路只利用电源的正半周，电源的利用效率非常低，所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用，一般电源电路中很少使用。

5.1.2全波整流电路

由于半波整流电路的效率较低，于是人们很自然的想到将电源的负半周也利用起来，这样就有了全波整流电路。

这个电路实质上是将两个半波整流电路组合到一起。

全波整流电路每个整流二极管上流过的电流只是负载电流的一半，比半波整流小一倍。

5.1.3桥式整流电路

由于全波整流电路需要特制的变压器，制作起来比较麻烦，于是出现了一种桥式整流电路。这种整流电路使用普通的变压器，但是比全波整流多用了两个整流二极管。由于四个整流二极管连接成电桥形式，所以称这种整流电路为桥式整流电路。

原理分析

5.1.3整流二极管选用

(1)选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。
(2)普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。例如，1N系列、2CZ系列、RLR系列等。
(3)开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、反向恢复时间较短的整流二极管(例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等)或选择快恢复二极管。

5.1.4整流、滤波、稳压组合电路

上图中，C1即为滤波器，R为防浪涌的抗浪涌电阻形成RC充电回路，防止充电电流过大，C2主要用于改善稳压器的输出暂态响应，这个电容值比较小（一般为0.1uF~1uF左右）。D1234可选用我们提到的1N4007二极管。

5.2开关二极管电路

电路中VD1是开关二极管，他的作用相当于一个开关，用来接通和断开电容C2的。
原理
(1)开关S1断开时，直流电压+V无法加到VD1的正极，这时VD1截止，其正极与负极之间的电阻很大，相当于VD1开路，这样C2不能接入电路，L1只是与C1并联构成LC并联谐振电路。
(2)开关S1接通时，直流电压+V通过S1和R1加到VD1的正极，使VD1导通，其正极与负极之间的电阻很小，相当于VD1的正极与负极之间接通，这样C2接入电路，且与电容C1并联,L1与C1、C2构成LC并联谐振电咯。
上述两种状态下，由于LC并联谐振电路中的电容不同，一种情况只有C1，另一中情况C1与C2并联，在电容量不同的情况下LC并联谐振电路的谐振频率不同。所以，VD1所在电路的真正作用是控制LC并联谐振电路的谐振频率。

5.3限幅电路

限幅器（clipper）可以改变波形的形状。“clipper”在英语中的原意是“修剪用的大剪刀”，这个词很形象地说明了它可以用来修剪波形。限幅器可以把输入的正弦波波形修剪成以下各个样子：

5.3.1限幅峰部波形

当vi大于偏置电压V时，二极管导通，此时理想二极管上的压降为零，所以输出电压vo等于偏置电压V；
当vi小于V时，二极管截止，由于此时没有电流通路，故输出电压等于输入电压vi。
当偏置电压V为0时，可以得到完整的负半周波形。

5.3.2限幅底座波形

分析：在上图电路中，二极管阳极的电压表达式为：vi-V；
当vi小于V时，二极管阳极的电压小于0，二极管截止，此时输出电压vo为0；
当vi大于V时，二极管阳极的电压大于0，二极管导通，理想二级管上的压降为0，故输出电压vo为vi-V；
当偏置电压V为0时，上面的电路3相当于半波整流电路，可以得到完整的正半周波形。

5.3.3限幅峰部波形并平移电位

5.4钳位电路

5.5倍压电路