一、二极管的电容效应
二极管具有电容效应。其电容包括势垒电容CB和扩散电容CD。
前面说过，PN结内缺乏导电载流子，电导率低，相当于介质；PN结两侧的P区、N电导率高，相当于金属导体。PN结等于电容器。事实上，当PN结两端加正电压时，PN结变窄，结中空间电荷减少，相当于电容"放电"，当PN结两端加反向电压时，PN结变宽，结中空间电荷增加，相当于电容"充电"。这种现象可以用电容器来模拟，称为势垒电容器。势垒电容器与普通电容器的区别在于它的电容量不是很大，而是与外部电压有关。当外部反向电压增加时，势垒电容器减小；当反向电压减小时，势垒电容器增加。目前广泛使用的变容器二极管是使用PN结电容随外加电压变化的特性制成的。
PN结正偏置时，N区的电子向P区扩散，在P区域形成一定的非平衡载流子浓度分布，即靠近PN结侧浓度高，远离PN结的一侧浓度较低。显然，在P区积累了电子，即存贮了一定数量的负电荷；同样，在N该区域还积累了空穴，即储存了一定数量的正电荷。当正电压增大时，扩散增强，从N区扩散到P区域电子数和由P区扩散到N该区域的空穴数量将增加，导致两个区域的电荷积累，相当于电容器的充电。相反，当正电压降低时，扩散减弱，即N区扩散到P区域电子数和由P区扩散到N该区域的空穴数量减少，导致两个区域的电荷减少，相当于电容器放电。因此，一个电容器可以用来模拟，称为扩散电容器。简而言之，二极管有两个电容器，其总电容器Cj相当于两者的并联，即Cj＝CB CD。扩散电容远大于势垒电容 Cj≈CD ；反向偏置时，扩散电容可以忽略，势垒电容起主要作用，Cj≈CB 。
二、二极管等效电路
二极管是一种非线性设备，对非线性电路的分析和计算更为复杂。为了简化电路的分析，可以使用由线性元件组成的电路来模拟二极管。如果线性电路的电压、电路关系与二极管的外部特性相似，则该线性电路称为二极管的等效电路。显然，在某些情况下，等效电路是相似的。当二极管应用于直流电路时，通常使用理想的二极管模型来等效，并可以将其视为理想的开关。当时，相当于"开关"闭合(ON)，电阻为零，压降为零；反偏时，相当于"开关"断开(OFF)，电阻无限大，电流为零。由于理想的二极管模型突出了二极管最基本的特性——单向导电性，因此广泛应用于直流电路和开关电路中。如果考虑到直流电路中二极管电阻和门限电压的影响。实际二极管可用图Z0112所示的电路等效。在二极管两端加直流偏置电压使用简化的电路等效二极管两端的直流偏置电压和工作。rs为二极管P区和N区体电阻。
三、二极管的开关特性
二极管正偏时导通，相当于开关的接通；反偏时截止相当于开关的断开，表明二极管具有开关特性。不过一个理想的开关，在接通时开关本身电阻为零，压降为零，而断开时电阻为无穷大，电流为零，而且要求在高速开关时仍具有以上特性，不需要开关时间。但实际二极管作为开关运用，并不是太理想的。因为二极管正向导通时，其正向电阻和正向降压均不为零；反向戳止时，其反向电阻也不是无穷大，反向电流也不为零。并且二极管开、关状态的转换需要一定时间．这就限制了它的开关速度。因此作开关时，应选用正向电阻RF反向电阻小RR开关二极管大，开关时间小。
续流二极管的作用如下：快速恢复二极管主要用作续流二极管，与快速开关三极管并联，如Buck，Boost变换器的电感、变压器和电机大多由恒脉脉宽控制。感性负载决定了流过续流二极管的电流是连续的。当三极管打开时，续流支路应停止以防止短路。以下例子给出了三极管和续流二极管的相互作用。
图1是简化的Buck电路。输出电压Vout低于输入电压Vin。图2是T控制信号和T1，D1.电压和电流波形。有源器件T1，D1开关相位如下：
T0时刻T1有开通信号。输入电压Vin加在L，Cout串联支路，使iL线性增加L和Vout控制器在一段时间后决定电流T断开，断开工作时，电感L储能(W=0.5LiL2)通过续流支路传输到Cout。在t2时刻T重新开放，整个过程重复。
A.T导通时二极管阻断；
B.阻断导通时间；打开；
C.T关断，二极管导通；
D.关闭时刻；关闭。
A. 阻断MOFET导通时，二极管两端的反压是Vin。和所有半导体一样，二极管的阳极和阴极有一个小电流(耐电流)IR)，泄漏电流由阻断电压、二极管芯片的工作温度和二极管的生产技术决定。反向电压造成的总功率损：PSP=VIN·IR
B. 打开三极管T1关闭瞬间，电感电流iL保持不变。二极管两端电压逐渐降低，电流逐渐升高。D1电流上升时间等于T1电流下降时间。pn当电流上升时，结储存储的大量电荷被载流子带走pn由芯片温度、-diF/dt决定芯片工艺。
与反向电压相比，正向电压尖峰非常小(<50V)，二极管的工作过程中不会受到影响(图7中D1波形)。但二极管的开启电压尖峰增加了三极管的电压应力和关闭损耗。
电压尖峰VFR二极管了二极管的开启消耗量。这些损耗随开关频率线性增加。
C. 通态二极管导通向电流lF，pn门限电压和半导体电阻决定正压降VF。该电压由芯片温度和正电流组成IF和制造过程决定。使用数据手册中的数据VTO和rT正压降和通态损失可以计算。
图3降的简化模型如图3所示：VF=rT·IF VTO
相应的通态损失是：
计算出来的损耗只是近似值，因为VTO和rT随着温度的变化，只给出一定温度(TVJM的参考值。
D. 关闭不同于通态特性。二极管在高频应用中的选择是否合适主要取决于关闭特性的参数。IF变化率等于三极管电流的上升率di/dt。如果使用MOSFET或IGBT，其-diF/dt很容易超过1000A/μs。前面提到提到的，在恢复二极管阻断能力之前，必须去除通态pn结载流子。这将产生反向恢复电流，其波形取决于芯片温度和正电流IF，-diF/dt制造工艺。
图4是金掺杂和铂掺杂外延二极管在不同温度下的反向恢复电流。
二极管在相同温度下的反向恢复特性明显不同。
铂掺杂二极管反向恢复电流迅速下降(图5)(b))，可控少数载流子金掺杂二极管的恢复特性较软(图5)(a))。
恢复电流迅速下降，线路中分布电感引起的电压峰值越高。如果最大电压超过三极管的耐压值，则必须使用吸收电路，以确保设备的安全。而且太高了du/dt会导致EMI/RFI问题，在RFI在有限的地方使用复杂的屏蔽。
二极管的反向恢复电流不仅会增加二极管的关闭损耗。它还会增加三极管的开启损耗，因为它也是二极管的反向电流。(a)和(b)表明三极管的开启电流是电感电流和二极管的反向恢复电流，开启时间受到影响trr影响会增加。
图6(a)和(b)关注软恢复特性时低恢复电流的好处。首先，与二极管混合的软恢复特性金的电压峰值较小，反向恢复电流较小。因此，二极管关闭损耗较低。其次，低反向恢复电流可以减少三极管的开启损耗。因此，二极管的选择直接决定了两个设备的功率损耗。
本文整理自《TI模拟论坛》《KIA半导体官网