二極管選用1

1、二極管選用二極管選用1feiser發(fā)表于2006101511:39:00PNPN結(jié)簡述結(jié)簡述1949年P(guān)N結(jié)理論發(fā)表，1950年制造PN結(jié)二極管的擴(kuò)散法出現(xiàn)，半導(dǎo)體技術(shù)從此蓬勃發(fā)展，人類進(jìn)入了微電子時(shí)代。半導(dǎo)體材料有如下的一些特點(diǎn)：半導(dǎo)體材料的電阻率受雜質(zhì)含量的多少的影響極大，如在硅中只要摻入百萬分之一的雜質(zhì)硼，硅的電阻率就會(huì)從214，000Ωcm下降至0.4Ωcm；半導(dǎo)體材料的電阻率受外界條件影響很大。例如溫度每升高8℃純凈硅的電阻率

2、就會(huì)下降一半左右。因此，半導(dǎo)體材料可以人為地控制電阻率取得不同的導(dǎo)電性能。在純凈的半導(dǎo)體材料（如硅）中摻入三價(jià)原子（如硼原子、鎵原子）形成P型半導(dǎo)體；摻入五價(jià)原子（如磷原子、砷原子）的半導(dǎo)體材料形成N型半導(dǎo)體材料。摻入雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的電阻率下降、導(dǎo)電性能增強(qiáng)。P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制分別為“空穴”和“電子”。有了P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，就出現(xiàn)了“PN”結(jié)。通過擴(kuò)散等工藝，把一塊半導(dǎo)體材料一邊做成N型半導(dǎo)體，一邊做成

3、P型半導(dǎo)體。由于P型區(qū)的“空穴”多，N型區(qū)“電子”多，在P型區(qū)和N型區(qū)的交界處，“電子”從高濃度的N區(qū)向P區(qū)擴(kuò)散，同時(shí)“空穴”從濃度高的P區(qū)向N區(qū)擴(kuò)散。在P區(qū)內(nèi)，“電子”稱為少數(shù)載流子，在N區(qū)內(nèi)，“空穴”稱為少數(shù)載流子，擴(kuò)散到對(duì)方的“電子”或“空穴”稱為“非平衡少數(shù)載流子”。P型半導(dǎo)體體內(nèi)的“空穴”成為P型半導(dǎo)體的“多子”，同理，N型半導(dǎo)體內(nèi)的“電子”稱為N型半導(dǎo)體的“多子”。這些非平衡少數(shù)載流子的注入，必然與對(duì)方的多子復(fù)合，在交界面附

4、近使載流子成對(duì)的消失，并且各留下不能移動(dòng)的正、負(fù)離子，構(gòu)成一個(gè)空間電荷區(qū)，出現(xiàn)一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)。由正、負(fù)離子組成的空間電荷區(qū)就是“PN”結(jié)?！癙N”結(jié)具有正向?qū)?，反向截止的功能?！癙N”結(jié)的正向特性：觀察“PN結(jié)”的IV特性曲線，發(fā)現(xiàn)在正向曲線起始階段，電流增長緩慢，這是由于內(nèi)建電場(chǎng)對(duì)外電場(chǎng)的抵消作用。當(dāng)正向電壓增加到一定的值后（硅管約為0.7V鍺管約為0.2V），內(nèi)建電場(chǎng)被完全消除，電流增長很快，近乎直線上升?！癙N”結(jié)

5、的反向特性：當(dāng)“PN”處于反向偏置時(shí)，由于外電場(chǎng)的方向與內(nèi)建電場(chǎng)的方向一致，使空間電荷區(qū)加寬，空間電荷區(qū)內(nèi)都是不能移動(dòng)的正、負(fù)離子，不具有導(dǎo)電性。在“PN”結(jié)的額定擊穿電壓之前，反向偏置“PN”結(jié)的電流只由少數(shù)載流子漂移產(chǎn)生其值基本上不隨反偏壓增大而上升。由于少數(shù)載流子的濃度受溫度影響很大（例如溫度每升高8℃純凈硅的電阻率就會(huì)下降一半左右），因此“PN”結(jié)的反向電流隨著溫度的升高會(huì)增大很快?！癙N”結(jié)的擊穿特性：當(dāng)加在“PN”結(jié)上的反向

6、偏壓超過其設(shè)計(jì)的擊穿電壓后，“PN”結(jié)發(fā)生擊穿。“PN”結(jié)的擊穿主要有兩類，齊納擊穿和雪崩擊穿。齊納擊穿主要發(fā)生在兩側(cè)雜質(zhì)濃度都較高的“PN”結(jié)，一般反向擊穿電壓小于4Egq的“PN”的擊穿模式就是齊納擊穿，擊穿機(jī)理就是強(qiáng)電場(chǎng)把共價(jià)鍵中的電子拉出來參與導(dǎo)電，使的少子濃度增加，反向電流上升。雪崩擊穿主要發(fā)生在“PN”結(jié)一側(cè)或兩側(cè)的雜質(zhì)濃度較低“PN”結(jié)，一般反向擊穿電壓高于62、按管芯結(jié)構(gòu)劃分按照管芯結(jié)構(gòu)可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極

7、管及平面型二極管。點(diǎn)接觸型二極管是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶片表面，通以脈沖電流，使金屬絲一端與晶片牢固地?zé)Y(jié)在一起，形成一個(gè)“PN結(jié)”。由于是點(diǎn)接觸，只允許通過較小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小電流電路，如收音機(jī)的檢波等。由于PN結(jié)面積小，所以正向時(shí)擴(kuò)散區(qū)存儲(chǔ)的電荷少、且PN結(jié)電容小，可以工作在很高的頻率，但不能承受大的正向電流和高的反向電壓，這類管子也稱為合金管，一般反向耐壓很低，功耗也不大，在普通用途中用量不大。

8、面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大的正向電流（幾安到幾十安）和反向電壓，性能較為穩(wěn)定，主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。但一般反向恢復(fù)時(shí)間也就較大。一般不適宜在高頻電路中使用。但現(xiàn)在的器件設(shè)計(jì)師通過種種辦法在提高面接觸型二極管的反向恢復(fù)時(shí)間性能（如通過摻入復(fù)合中心，減小擴(kuò)散區(qū)體積等）。當(dāng)然，這些措施也會(huì)引起正向壓降增大的不利之處。平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于

9、開關(guān)、脈沖及高頻電路中。3、按用途劃分二極管按用途不同，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管等。（1）整流二極管。整流二極管主要用于整流電路中。它是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦园呀涣麟娹D(zhuǎn)變成脈動(dòng)直流電。一般，它用硅材料做成面結(jié)合型，因此其結(jié)電容較大，但是其頻率范圍較窄且低，在3KHz以下。包括普通整流二極管、快恢復(fù)整流二極管（HER系列）、肖特基整流二極管（SR系列）等。一般在要求反向耐壓及正向?qū)娏鳚M足要求的基礎(chǔ)上分為如下

10、情況：1直接對(duì)電源整流或接有容性負(fù)載或感性負(fù)載處的整流管，要求承受浪涌電壓和浪涌電流的能力較強(qiáng)；2對(duì)開關(guān)電源次級(jí)整流的整流管，要求反向恢復(fù)時(shí)間要快，正向壓降要小，整流效率要高。否則會(huì)引起低壓斷電等故障。同時(shí)反向恢復(fù)時(shí)間時(shí)間過長，也會(huì)對(duì)PWM模塊造成不良影響。肖特基二極管的漏電流很大，可達(dá)毫安級(jí)，隨溫度的上升漏電流上升更快；反向耐壓很低，現(xiàn)在的工藝可以200V以上的肖特基二極管，但肖特基二極管具有快速的反應(yīng)時(shí)間及很小的正向壓降的特點(diǎn)。（2

11、）穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管是一種特殊的齊納二極管。主要利用其在反向電壓臨近擊穿電壓時(shí)反向電流急劇增大，發(fā)生可逆性擊穿（即此時(shí)的管子處于電流在很大的范圍內(nèi)變動(dòng)而管子仍處于可控的狀態(tài)）的特性。盡管電流在很大范圍內(nèi)變化，但二極管的電壓基本穩(wěn)定在擊穿電壓附近。利用穩(wěn)壓二極管微小的電壓變化引起極大的電流變化的特點(diǎn)快速地把變化的電壓反饋到電壓調(diào)節(jié)電阻上，在穩(wěn)壓電路中串聯(lián)一個(gè)合適的電壓調(diào)節(jié)電阻就可以把電壓調(diào)節(jié)在需要的值上。穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)：1穩(wěn)壓值