二极管（Diode）它是半导体家族中最简单的分立元件之一。它最明显的性质是它的单向导电特性，也就是说，电流只能从一边过去，但不能从另一边过来（从正极流到负极）。本文从二极管的分类和命名方法到常用二极管的特点和选择。它也是模拟电路基础的第一课。 一、基础知识 二极管分类 二极管有很多种，根据使用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管)和硅二极管（Si管道)；根据管芯结构，可分为点接触二极管、面接触二极管和平面二极管。 可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管等。 2.二极管型号命名方法 (1)按国产半导体器件型号命名方法:二极管型号命名由主称、材料和极性、类别、序列号和规格号五部分组成(同类产品等级)。 (2)日本半导体器件命名型号由以下五部分组成: 第一部分:用数字表示半导体器件的有效数量和类型；1表示二极管，2表示三极管。 第二部分:用S表示已在日本电子工业协会注册的半导体器件； 第三部分：用字母表示设备的材料、极性和类型； 第四部分：表示设备在日本电子工业协会的注册号； 第五部分:表示同型号的改进产品。 3.几种常见的二极管特征 (1)二极管整流 将交流电源整流成直流电流的二极管称为整流二极管，由于结电容大，工作频率低。 通常，IF 在 1 安以上二极管采用金属壳包装，有利于散热；IF 在 1 以下采用全塑料包装。 (2)开关二极管 用于连接和关闭脉冲数字电路的二极管称为开关二极管，其特点是反向恢复时间短，能满足高频和超高频应用的需要。 开关二极管有接触型、平面型和扩散台面型 IF＜500 毫安硅开关二极管多采用全密封环氧树脂和陶瓷片包装。 (3)稳压二极管 稳压二极管是由硅材料制成的表面组合晶体二极管，因其能在电路中起到稳压作用，故称稳压二极管。 它是利用 PN 为了达到稳压的目的，结反向击穿时的电压基本随电流的变化而变化。 (4)变容二极管 变容二极管是利用 PN 非线性电容元件由结电容器和偏压制成，广泛应用于参数放大器、电子调谐器、倍频器等微波电路。 变容二极管主要通过结构设计和工艺突出电容与电压的非线性关系，改善 Q 适合应用的值。 （5）TVS二极管 TVS二极管（Transient Voltage Suppresser 瞬态电压抑制器)与受保护电路并联。当瞬态电压超过电路的正常工作电压时，二极管发生雪崩，为瞬态电流提供通路，防止内部电路被超压击穿或过热烧毁。 由于 TVS 二极管结面积大，具有释放瞬态大电流的优点，具有理想的保护作用。 二、二极管参数选择 (1)额定正工作电流 额定正向工作电流是二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。 (2)最大浪涌电流 最大浪涌电流是允许流过的过量正电流。它不是正常电流，而是瞬时电流。其值通常约为额定正工作电流的20倍。 (3)最高反向工作电压 当二极管两端的反向工作电压达到一定值时，管道将被击穿，失去单向导电能力。为确保使用安全，规定了最高反向工作电值。lN4001二极管反向耐压500V，lN4007的反向耐压为1000V。 (4)反向电流 反向电流是指二极管在规定温度和最高反向电压下流过二极管的反向电流。反向电流越小，管道的单向导电性越好。 反向电流与温度密切相关，温度每升高10左右℃，反向电流翻倍。 硅二极管在高温下比锗二极管稳定性好。 (5)反向恢复时间 从正向电压变成反向电压时，电流一般不能瞬时截止，要延迟一点点时间，这个时间就是反向恢复时间。它直接影响二极管的开关速度。 (6)最大功率 最大功率是添加到二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数特别适用于稳压二极管。 (7)频率特性 由于结电容的存在，当频率高到一定程度时，容抗小到使 PN 短路。二极管失去单向导电性，无法工作，PN 结面积越大，结电容越大，高频工作越少。 1.选择不同的二极管 (1)检波二极管 点接触锗二极管一般可用于检波二极管。选择时，应根据电路的具体要求选择工作频率高、反向电流小、正电流足够大的检波二极管。 (2)二极管整流 在各种电源整流电路中，整流二极管一般为平面硅二极管。在选择整流二极管时，应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率和反向恢复时间。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，只需根据电路要求选择最大整流电流和最大反向工作电流。 (3)稳压二极管 稳压二极管一般用作稳压电源中的基准电压源或过压保护电路中的保护二极管。选用的稳压二极管应满足应用电路主要参数的要求。稳压二极管的稳压值应与应用电路的基准电压值相同，稳压二极管的最大稳定电流应高于应用电路的最大负载电流的50%左右。 (4)开关二极管 开关二极管——V8P10-M3主要用于开关电路、检波电路、高频脉冲整流电路等家用电器和电子设备。 可选择中速开关电路和检波电路AK一系列普通开关二极管。可选择高速开关电路RLS系列、1SS系列、1N系列、2CK高速开关二极管系列。 开关二极管的具体型号应根据应用电路的主要参数（如正电流、最高反向电压、反向恢复时间等）进行选择。 (5)变容二极管 在选择变容器二极管时，应重点考虑其工作频率、最高反向工作电压、最大正电流和零偏压结电容是否符合应用电路的要求。 2、TVS二极管选型 (1)最小击穿电压VBR和击穿电流I R 。 VBR是TVS最小击穿电压为25℃时，低于此电压TVS没有雪崩。当TVS流过规定的1mA电流（IR ）时，加于TVS两极的电压为其最小击穿电压V BR 。按TVS的VBR与标准值的离散程度可以控制VBR分为5%和10%。对于5％的VBR来说，VWM =0.85VBR；对于10％的VBR来说，V WM =0.81VBR。为了满足IEC61000-4-2国际标准，TVS二极管必须达到最小8kV（接触）和15kV（空气）的ESD一些半导体制造商在自己的产品上使用了更高的抗冲击标准。设计师可根据需要选择一些有特殊要求的可携式设备应用。 (2)最大反向泄漏电流ID与额定反向切断电压VWM。 VWM是二极管在正常状态时可承受的电压，此电压应大于或等于被保护电路的正常工作电压，否则二极管会不断截止回路电压；但它又需要尽量与被保护回路的正常工作电压接近，这样才不会在TVS工作前，整个回路面临过压威胁。当额定反向切断电压时，VWM加于TVS在两极之间，它处于反向切断状态，其电流应小于或等于其最大反向泄漏电流ID。 (3)最大钳位电压VC最大峰值脉冲电流I PP 。持续时间为20ms脉冲峰值电流IPP流过TVS两端最大峰值电压为VC。 V C 、IPP反映了TVS突波抑制能力。 VC与VBR比例称为钳位因子，一般为1.2~1.4之间。 VC是二极管在截止状态下提供的电压，即ESD通过冲击状态TVS其电压不得大于受保护电路的极限电压，否则元件将面临损坏的风险。 （4）Pppm基于最大截止电压和峰值脉冲电流的额定脉冲功率。一般来说，手持设备是500W的TVS就足够了。脉冲功耗最大峰值PM是TVS能承受的脉冲功耗最大峰值值。在特定的最大钳位电压下，功耗PM突波电流的承载能力越大。特定功耗PM下，钳位电压VC突波电流的承载能力越低。此外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS能承受的瞬态脉冲不重复，元件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01％。如果电路中有重复脉冲，应考虑脉冲功率的积累，这可能会损坏TVS。 (5)电容量C。由于电容器量CTVS在特定的1中决定雪崩结截面MHz测量频率。C的大小与TVS管道的电流承载能力成正比，C太大将使讯号衰减。因此，C选择数据介面电路TVS重要参数。电容器对数据/信号频率越高，二极管电容器对电路的干扰越大，形成噪声或衰减信号强度。因此，所选元件的电容器范围需要根据电路的特性来确定。电容器应尽可能小，如高频电路SAC（500W，50pF，±10%）、LCE（1.5KW，100pF）、低电容器TVS），电容器要求低的电路电容器可以选择40以上pF。 3.肖特基二极管与普通二极管的区别 硅管的初始导通压降为0.5V正常导通压降约为0.7V在接近极限电流时，导通压降为1V左右； 锗管的初始导通压降为0.2V正常导通压降约为0.3V在接近极限电流时，导通压降为0.4V左右， 肖特基二极管的初始导通压降为0.4V正常导通压降约为0.5V在接近极限电流时，导通压降为0.8V左右。 两种二极管均为单向导电，可用于整流场合。不同之处在于，普通硅二极管的耐压性可以较高，但其恢复速度较低，只能用于低频整流。如果是高频，由于无法快速恢复，会发生反向泄漏，最终导致管道严重发热和烧毁；小特基二极管的耐压性往往较低，但恢复速度快，可用于高频场合。因此，这种二极管用于开关电源的整流输出，尽管如此，开关电源上的整流管温度仍然很高。 快速恢复二极管是指反向恢复时间短的二极管(5)us以下)，工艺多采用掺金措施，结构多采用PN有些结构采用改进PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2)V)，反向耐压多为12000V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者低于100纳秒。 肖特基二极管是以金属与半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)，正压降低(0.4–0.5V)、反向恢复时间短(10-40纳秒)，反向漏电流大，耐压性低。于150V，多用于低电压场合。 这两种管子通常用于开关电源。 肖特基二极管和快恢复二极管区别：前者的恢复时间比后者小一百倍左右，前者的反向恢复时间大约为几纳秒~! 前者的优点还有低功耗，大电流，超高速!电气特性当然都是二极管阿!快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件。 肖特基二极管： 反向耐压值较低(一般小于150V)，通态压降0.3-0.6V，小于10nS的反向恢复时间。它是有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。 其金属层除材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的 PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且，MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。 快恢复二极管：有0.8-1.1V的正向导通压降，35-85nS的反向恢复时间，在导通和截止之间迅速转换，提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压. 目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件. 快恢复二极管FRD（Fast Recovery Diode）是近年来问世的新型半导体器件，具有开关特性好，反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管SRD（Superfast Recovery Diode），则是在快恢复二极管基础上发展而成的，其反向恢复时间trr值已接近于肖特基二极管的指标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器（PWM）、不间断电源（UPS）、交流电动机变频调速（VVVF）、高频加热等装置中，作高频、大电流的续流二极管或整流管，是极有发展前途的电力、电子半导体器件。 肖特基二极管：反向耐压值较低(一般小于 150V)，通态压降 0.3-0.6V，小于 10nS 的反向恢复 时间。它是有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外， 还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为 N 型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的 PN 结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为 RC 时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达 100GHz。并且，MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。 快恢复二极管：有 0.8-1.1V 的正向导通压降，35-85nS 的反向恢复时间，在导通和截止之间 迅速转换，提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的 扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆 变电源中做整流元件. 快恢复二极管 FRD（Fast Recovery Diode）是近年来问世的新型半导体器件，具有开关特性 好，反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管 SRD（Superfast Recovery Diode），则是在快恢复二极管基础上发展而成的，其反向恢复时间 trr 值已接近于肖特 基二极管的指标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器（PWM）、不间断电源（UPS）、交流 电动机变频调速（VVVF）、高频加热等装置中，作高频、大电流的续流二极管或整流管，是极 有发展前途的电力、电子半导体器件。 4、TVS二极管与ESD防护二极管的区别 TVS瞬态电压抑制 这里不论TV是如何产生的,比如直接或者间接的雷击,静电放电,大容量的负载投切等因素导致的浪涌.电压从几伏到几十千伏甚至更高. ESD静电放电保护 其中主要应用是HBM 和 MM,简单说,就是人或者设备对器件放电(静电),但是器件不能损坏. 典型的HBM CLASS 1C模型规定一个充电1000V-2000V的100pF的电容通过一个1500欧姆的电阻对器件放电. MM模型要比人体模型能量大一些.电容是200pF,电压大概在200-400之间,不过没有串联电阻了. 典型的人体模型放电,峰值电流小于0.75A,时间150ns 典型的机器模型放电,峰值电流小于8A,时间5ns 典型的雷击浪涌(电力线入线处使用的TVS)峰值电流3000A,时间20us TVS二极管和ESD防护二极管原理是一样的,但根据功率和封装来分就不一样. ESD防护二极管和TVS比较的话,要看用在那些用途上,像ESD主要是用来防静电,防静电就要求电容值低,一般是1–3.5PF之间为最好.而TVS就做不到这一点,TVS的电容值比较高。