2.4.1  半導體二極管的分類

半導體二極管按其用途可分為：普通二極管和特殊二極管。普通二極管包括整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、快速二極管等；特殊二極管包括變?nèi)荻O管、發(fā)光二極管、隧道二極管、觸發(fā)二極管等。

常用的半導體二極管的外形圖如圖2.4.1所示。

圖2.4.1  半導體二極管外形圖

2.4.2  普通半導體二極管的主要參數(shù)

1．反向飽和漏電流I_S

指在二極管兩端加入反向電壓時，流過二極管的電流，該電流與半導體材料和溫度有關(guān)。在常溫下，硅管的I_S為納安（10^-9A）級，鍺管的I_S為微安（10^-6A）級。

2．額定整流電流I_F

指二極管長期運行時，根據(jù)允許溫升折算出來的平均電流值。目前大功率整流二極管的I_F值可達1000A。

3．最大反向工作電壓U_RM

指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前最高的U_RM值可達幾千伏。

4．最高工作頻率f_M

由于PN結(jié)的結(jié)電容存在，當工作頻率超過某一值時，它的單向?qū)щ娦詫⒆儾?。點接觸式二極管的f_M值較高，在100MHz以上；整流二極管的f_M較低，一般不高于幾千赫。

5．反向恢復時間t_rr

指二極管由導通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近I_S時所需要的時間。大功率開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)時，此項指標至為重要。

2.4.3  幾種常用二極管的特點

1．整流二極管

整流二極管結(jié)構(gòu)主要是平面接觸型，其特點是允許通過的電流比較大，反向擊穿電壓比較高，但PN結(jié)電容比較大，一般廣泛應用于處理頻率不高的電路中。例如整流電路、嵌位電路、保護電路等。整流二極管在使用中主要考慮的問題是最大整流電流和最高反向工作電壓應大于實際工作中的值。目前常用幾種整流二極管的主要參數(shù)見表2-12。

表2-12  幾種常用整流二極管的主要參數(shù)

2．快速二極管

快速二極管的工作原理與普通二極管是相同的，但由于普通二極管工作在開關(guān)狀態(tài)下的反向恢復時間較長，約4～5ms，不能適應高頻開關(guān)電路的要求。快速二極管主要應用于高頻整流電路、高頻開關(guān)電源、高頻阻容吸收電路、逆變電路等，其反向恢復時間可達10ns?？焖俣O管主要包括肖特基二極管和快恢復二極管。肖特基二極管是由金屬與半導體接觸形成的勢壘層為基礎制成的二極管，其主要特點是正向?qū)▔航敌。s0.45V），反向恢復時間短和開關(guān)損耗小。但目前肖特基二極管存在的問題是耐壓比較低，反向漏電流比較大。目前應用在功率變換電路中的肖特基二極管的大體水平是耐壓在150V以下，平均電流在100A以下，反向恢復時間在10～40ns。肖特基二極管應用在高頻低壓電路中，是比較理想的?？旎謴投O管在制造上采用摻金、單純的擴散等工藝，可獲得較高的開關(guān)速度，同時也能得到較高的耐壓。目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中作整流元件，高頻電路中的限幅、嵌位等。幾種常用的快速二極管參數(shù)見表2-13。

表2-13  幾種常用的快速二極管主要參數(shù)

3．穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)反向擊穿特性所表現(xiàn)出的穩(wěn)壓性能制成的器件。穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有： = 1 * GB3 ①穩(wěn)壓值V_Z 。指當流過穩(wěn)壓管的電流為某一規(guī)定值時，穩(wěn)壓管兩端的壓降。目前各種型號的穩(wěn)壓管其穩(wěn)壓值在2～200V，以供選擇。②電壓溫度系數(shù) 。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值V_Z的溫度系數(shù)在V_Z低于4V時為負溫度系數(shù)值；當V_Z的值大于7V時，其溫度系數(shù)為正值；而V_Z的值在6V左右時，其溫度系數(shù)近似為零。目前低溫度系數(shù)的穩(wěn)壓管是由兩只穩(wěn)壓管反向串聯(lián)而成，利用兩只穩(wěn)壓管處于正反向工作狀態(tài)時具有正、負不同的溫度系數(shù)，可得到很好的溫度補償。例如2DW7型穩(wěn)壓管是穩(wěn)壓值為±6～7V的雙向穩(wěn)壓管。③動態(tài)電阻r_Z。表示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣，一般工作電流越大，r_Z越小。④允許功耗P_Z。由穩(wěn)壓管允許達到的溫升決定，小功率穩(wěn)壓管的P_Z值為100～1000mW,大功率的可達50W。⑤穩(wěn)定電流I_Z。測試穩(wěn)壓管參數(shù)時所加的電流。實際流過穩(wěn)壓管的電流低于I_Z時仍能穩(wěn)壓，但r_Z較大。

穩(wěn)壓管的最主要的用途是穩(wěn)定電壓。在要求精度不高、電流變化范圍不大的情況下，可選與需要的穩(wěn)壓值最為接近的穩(wěn)壓管直接同負載并聯(lián)。在穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源系統(tǒng)中一般作基準電源，也有在集成運放中作為直流電平平移。其存在的缺點是噪聲系數(shù)較高，穩(wěn)定性較差。表2-14列出了幾種常用穩(wěn)壓管的主要參數(shù)。

表2-14  幾種常用穩(wěn)壓管的主要參數(shù)

4．發(fā)光二極管（LED）

發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管類似，所不同的是當發(fā)光二極管正向偏置時，正向電流達到一定值時能發(fā)出某種顏色的光。根據(jù)在PN結(jié)中所摻加的材料不同，發(fā)光二極管可發(fā)出紅、綠、黃、橘及紅外光線。在使用發(fā)光二極管時應注意兩點：一是若用直流電源電壓驅(qū)動發(fā)光二極管時，在電路中一定要串聯(lián)限流電阻，以防止通過發(fā)光二極管的電流過大而燒壞管子，注意發(fā)光二極管的正向?qū)▔航禐?/span>1.2～2V(可見光LED為1.2～2V, 紅外線LED為1.2～1.6V)。二是發(fā)光二極管的反向擊穿電壓比較低，一般僅有幾伏。因此當用交流電壓驅(qū)動LED時，可在LDE兩端反極性并聯(lián)整流二極管，使其反向偏壓不超過0.7V，以便保護發(fā)光二極管。