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。从这一结构来看，PN结等效于电容器。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"。这个电容器可以模拟这种现象，称为势垒电容器。势垒电容与普通电容的区别在于其电容不是很大，而是与外加电压有关。当反向电压增大时，势垒电容减小；当反向电压减小时，势垒电容增大。变容二极管目前被广泛使用PN结电容由增加电压变化的特性制成。
PN结正偏置时，N区域电子向P区扩散，在P区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，电子在P区积累，即存储一定数量的负电荷；同样，空穴也在N区积累，即存储一定数量的正电荷。当正向电压加大时，扩散增强，这时由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数将增多，致使在两个区域内形成了电荷堆积，相当于电容器的充电。相反，当正电压降低时，扩散减弱，即从N区扩散到P区的电子数和从P区扩散到N区的空穴数减少，导致两个区域的电荷减少，相当于电容器放电。因此，可以用电容器模拟，称为扩散电容器。总之，二极管有两种电容，其总电容Cj相当于两者的并联，即Cj＝CB CD。当二极管正向偏置时，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
二极管是非线性设备，对非线性电路的分析和计算比较复杂。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。在一定条件下，等效电路显然是近似的。当二极管用于直流电路时，通常使用理想的二极管模型来等效，可以看作是理想的开关。正偏时，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所示电路等效。在交流小信号的条件下，在二极管两端加直流偏置电压和工作，可以使用简化电路。图中rs二极管P区和N区的体电阻。
三、二极管的开关特性
二极管正偏时导通，相当于开关的连接；反偏时截止相当于开关断开，说明二极管具有开关特性。然而，开关本身的电阻为零，压降为零，断开时电阻无限大，电流为零，高速开关时仍需具有上述特性，无需开关时间。但实际的二极管作为开关并不理想。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。二极管开关状态的转换需要一定的时间，这限制了其开关速度。因此，开关应选择正电阻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，下面的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的电压、电流波形。有源器件T1，D1开关相位如下：
T0时刻T1有开放信号。输入电压Vin加在L，Cout串联支路，使iL线性增加。电感L和Vout控制器在一段时间后决定电流T1关闭，断断续续工作时，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. 开通三极管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结存储的大量电荷被载流子带走，使得电流上升时pn由芯片温度、-diF/dt决定芯片工艺。
正向电压尖峰与反向电压相比很小(<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：
计算出来的损失只是近似值，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。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