二極管

• 二極管
• • 定義
  • 二極管的結構組成
  • 二極管的電路符號
• 二極管的分類
• • 按頻率分類
  • 按結構分類
  • 按正向電流的大小分類
  • 按形狀分類
  • 按照應用場景分類
• 二極管特性及參數
• • 伏安特性
  • 直流電阻$R_D$
  • 交流電阻$r_D$
  • 溫度特性
  • 最大反向工作電壓$U_{RM}$
  • 最大整流電流 $I_F$
  • 反向電流 $I_R$
  • • 為什么存在反向電流
  • 最高工作頻率$f_M$
  • 反向恢復電壓$V_{f}r$與反向恢復時間$t_{r}r$
• 二極管等效模型
• • 理想模型
  • 偏移模型
  • 微變等效模型
• 二極管擊穿現象
• • 雪崩擊穿
  • 齊納擊穿
• 二極管應用
• • 整流
  • • 半波整流
    • 全波整流
    • 橋式整流
    • 倍壓整流
  • 過零檢測
  • 檢波
  • 鉗位
  • 穩壓
  • • 穩壓二極管參數計算
  • 調頻
  • 續流
  • TVS瞬態抑制二極管
  • 肖特基勢壘二極管（SBD）
  • 肖特基結原理
  • 隔離二極管

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二極管

定義

二極管是用半導體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件 。它具有單向導電性能， 即給二極管陽極加上正向電壓時，二極管導通。 當給陽極和陰極加上反向電壓時，二極管截止。 因此，二極管的導通和截止，則相當于開關的接通與斷開。

二極管的結構組成

和電子管一樣，晶體二極管最明顯的特征也是單向導電性。不同的是晶體二極管單向導電的原理不是靠對電子的熱激發，而是靠一個PN結（也叫空間電荷區）來實現。它的導電是由多子空穴、電子兩種電荷形成的，這兩種電荷運動方向相反，在正偏條件下（p區接電源正極，n區接電源負極），這種情況下外加電壓與pn結內電場方向相反互相抵消，p型半導體內的多子空穴向負極方向定向移動（異性相吸），n型半導體內的多子電子向電源正極方向定向移動，二者在移動過程中不斷復合消失，這樣就形成了正向電流，方向由p區指向n區；當外加電壓極性相反時，也即反偏時（p區接電源負極，n區接電源正極），pn結內電場寬度增加，p區內的少子電子向電源正極移動，n區內的少子空穴向負極移動，這樣就形成了反向電流；因為少子的濃度很低，所以方向電流很小。

單向導電，電流只能從P區流向N區，或電流只能從正極流向負極。

有正向導通門檻電壓（鍺$0.2～0.3V$，硅$0.6V～0.7V$）

它正常工作時會產生相應的壓降(同上），會耗散相應的功率。根據歐姆定律$P=UI$假設硅二極管壓降$0.6V$當它通過$1A$的電流時則會耗散$0.6W$的功率，所以在一些低壓大電流的開關電源當中輸出都會使用成本更高的場效應管同步整流，如果用普通整流二極管的話會嚴重拉低整機的工作效率。

它的工作壓降與其溫度成正比，也就是說它的工作溫度越高壓降也就會越大。

二極管的電路符號

二極管的電路代號是“D”

第一個：為我們常用的普通二極管

第二個：發光二極管

第三個：光電二極管

第四個：瞬態抑制二極管

第五個：變容二極管

第六種：肖特基二極管

第七種：齊納二極管

第八種：隧道二極管

二極管的分類

按頻率分類

最基本的分類方法。二極管根據其特性分為整流二極管、開關二極管、肖特基勢壘二極管、齊納二極管、用于高頻的高頻二極管。另外，作為保護元件一般使用齊納二極管，但隨著周邊電路的精密化、應用微細化，被要求使用更高性能的保護元件 — TVS (Transient Voltage Suppressor)。

圖片來源于電子發燒友網

按結構分類

平面型： 現在最常用的半導體結合的方法，在硅基板上形成氧化膜，在必要的地方開孔把不純物擴散結合。（包括擴散接合型和肖特基勢壘型）。
擴散接合型：把不純物熱擴散到硅半導體里，形成叫做P形，N形的不純物擴散領域。這個結合部產生叫做電位墻壁的墻壁（包括：開關二極管、恒壓(齊納)二極管CZD、快速恢復二極管RRD、PIN二極管、波段開矣二極管）；
肖特基勢壘型：利用金屬與半導體結合時產生的電位墻壁的叫做肖特基墊壘形。很久以前就知金屬和半導體接觸時擁有整流特性，但理論說明的人是Mr.Shotoky，因此這個構造的起名為肖特基墊壘。和PN形來比，恢復時間快，所以高頻的整流效果非常好，還有順方向電壓也低，功耗也少，所以廣泛用于高頻整流。 （包括：檢波肖特基二極管）。

臺面型： 結合部像富士山，這個構造的逆電壓 (VR) 容易變大，多用于整流二極管。耐壓容易做大，但相反與Planar形相比逆電流也變大。（包括整流二極管）。

按制作方法分類

其中點接觸型與面接觸型最大的特點就是，點接觸型為高頻二極管，常用的有檢波二極管，如：1N34
但點接觸型二極管絕大多數為鍺二極管。而面接觸型二極管多為硅管。

其中：點接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后，再通過電流法而形成的。因此，其PN結的靜電容量小，適用于高頻電路。點接觸型與面結型相比，較少使用于大電流和整流。因為構造簡單，所以價格便宜。對于小信號的檢波、整流、調制、混頻和限幅等一般用途而言，它是應用范圍較廣的類型。

而面接觸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，而且性能穩定可靠，多用于開關、脈沖及低頻電路中二者的工作方式都一樣只不過適用的電路環境不同。

其實一般在高頻電路中和射頻電路中用二極管做開關使用，經常用一個叫做PIN二極管。

圖片及文字來源于凡億PCB公眾號

按正向電流的大小分類

按順方向電流大小來分，IF未滿1A的叫做小信號二極管，1A以上的叫做中功率/大功率二極管。

按形狀分類

封裝，實際安裝形狀，二極管有各種各樣的形裝．大體分為插件形和貼片形。市場數年前開始貼片成為主流。

按照應用場景分類

整流二極管、檢波二極管、開關二極管、穩壓二極管、變容二極管、瞬態電壓抑制二極管、肖特基二極管、發光二極管、隔離二極管、硅功率開關二極管、旋轉二極管等。

二極管特性及參數

伏安特性

若以電壓為橫坐標，電流為縱坐標，用作圖法把電壓、電流的對應值用平滑的曲線連接起來，就構成二極管的伏安特性曲線，如下圖所示（圖中虛線為鍺管的伏安特性，實線為硅管的伏安特性）。

$$I_D=I_S(e^{q{u}_D/kT}?1)=I_S(e^{u_D/U_T}?1)$$
$I_S$為反向飽和電流，q為電子電量；$U_T=kT/q$，稱為熱電壓，在室溫27${}^{o}C$即300K時，$U_T=26mV$
正向特性
二極管兩端加正向電壓時，就產生正向電流，當正向電壓較小時，正向電流極小（幾乎為零），這一部分稱為死區，相應的A(A′)點的電壓稱為死區電壓或門檻電壓(也稱閾值電壓，$U_{D(on)}$)，室溫下硅管約為$U_{D(on)}=(0.5V～0.7V)$，鍺管約為$U_{D(on)}=(0.1V～0.3V)$，如圖中OA(OA′)段。

當正向電壓超過門檻電壓時，正向電流就會急劇地增大，二極管呈現很小電阻而處于導通狀態。這時硅管的正向導通壓降約為$0.6～0.7V$，鍺管約為$0.2V～0.3V$，如圖中AB(A′B′)段。

二極管正向導通時，要特別注意它的正向電流不能超過最大值，否則將燒壞PN結。
反向特性
二極管兩端加上反向電壓時，在開始很大范圍內，二極管相當于非常大的電阻，反向電流很小，且不隨反向電壓而變化，（硅管一般小于$0.1\mu V$，鍺管小于幾十微安）。此時的電流稱之為反向飽和電流IR，見圖中OC（OC′）段。
反向擊穿特性
二極管反向電壓加到一定數值時，反向電流急劇增大，這種現象稱為反向擊穿。此時對應的電壓稱為反向擊穿電壓，用UBR表示，如圖1.11中CD(C′D′)段。
溫度對特性的影響
由于二極管的核心是一個PN結，它的導電性能與溫度有關，溫度升高時二極管正向特性曲線向左移動，正向壓降減小;反向特性曲線向下移動，反向電流增大。

直流電阻$R_D$

$$R_D=\frac{U_D}{I_D}{|}_Q$$
正向$R_D$隨工作電流增大而減小，如圖中$Q_1$點處的$R_D$小于$Q_2$點處的$R_D$。反向$R_D$理論上應為無窮大，因為反相偏置管子截至，無電流。
實際上，一般正向電阻為幾十至幾百歐，反向電阻為幾十千歐至幾十兆歐。隨管子類型不同而不同。顯然，正向電阻越小，反向電阻越大，單向導電性越好。

交流電阻$r_D$

二極管在其工作狀態$（I_{DQ}，U_{DQ}）$處的電壓微變量于電流微變量之比，即
$$r_D=\frac{\Delta U_D}{\Delta I_D}{|}_Q=\frac{d{u}_D}{d{i}_D}{|}_Q$$
$r_D$的幾何意義如圖，即二極管伏安特性曲線上$Q（I_{DQ}，U_{DQ}）$點處切線斜率的倒數。
$r_D$可以通過對二極管電流方程求導得出，即：
$$i_D=I_S(e^{q{u}_D/kT}?1)=I_S(e^{u_D/U_T}?1)$$
$$r_D=\frac{d{u}_D}{d{i}_D}{|}_Q=(I_S{e}^{\frac{u_D}{U_T}}\frac{1}{U_T}{)}^{?1}{|}_Q=\frac{U_T}{I_{DQ}}=\frac{26mV}{I_{DQ}}$$
$r_D<<R_D$，無論$r_D$或$R_D$都是工作電流的函數，都是非線性電阻。

溫度特性

溫度T增大，反向飽和電流$I_S$增大，T增大10度，$I_S$增大一倍。門限電壓$U_{D(on)}$減小，$\frac{d{U}_D(on)}{dT}=?2.5mV/°C$。
雪崩擊穿電壓增大（正溫度系數）。
齊納擊穿電壓減小（負溫度系數）。

最大反向工作電壓$U_{RM}$

$U_{RM}$指二極管工作時所允許加的最大反向電壓。通常取$U_{BR}$的一半作為$U_{RM}$
$U_{BR}$為反向擊穿電壓

最大整流電流 $I_F$

$I_F$指二極管允許通過最大正向平均電流。實際應用時，流過二極管的平均電流不能超過此值。

反向電流 $I_R$

$I_R$越小，單向導電性能越好。$I_R$與溫度密切相關，使用時應該注意$I_R$與的溫度條件。

為什么存在反向電流

導通時，電子由N區向P區移動，空穴由P區向N區移動，這時PN結存在電荷存儲現象。

豎線中是PN結的耗盡層，電子和空穴的濃度會隨著PN結耗盡層的距離 呈現出指數下降的趨勢，越靠近耗盡層的地方堆積的電荷就會越多，N區靠近耗盡層的地方空穴很多，P區靠近耗盡層的地方電子很多。

在電子和空穴移動的過程中，在耗盡層發生復合，還有電子向正極邊方向擴散，空穴向負極邊方向擴散。

那么從正向電壓突然 變成反向電壓之后，P區還是存在著很多的電子，N區存在著很多的空穴。電壓突然間反向，但是電子和空穴并不會瞬間消失，一定存在一個消失的過程。那么在恢復的時候電子由P區向N區移動，空穴由N區向P區移動，這樣就會形成電流，電流的方向是由N區到P區。這個方向與電源的方向是一樣的，所以就會形成一個反向電流。

正向導通時，PN結耗盡層（勢壘區）變窄，這里的電阻就會變小，比負載電阻要小得多，那么反向電流大小為$I_R=\frac{V+V_D}{R_L}$

最高工作頻率$f_M$

$f_M$是與結電容有關的參數。工作頻率超過$f_M$時，二極管的單向導電性能變壞。

反向恢復電壓$V_{f}r$與反向恢復時間$t_{r}r$

二極管的反向恢復原理

二極管等效模型

理想模型

把二極管看成開關，忽略勢壘，阻抗，反向電流等因素。二極管正向導通時看成開關閉合，二極管反向截至時看成開關斷開。分析電路時這樣做很方便，但是也會帶來一些負面效果。試用條件就是偏置電壓遠遠大于勢壘電壓時

偏移模型

模型比較復雜，比較適用于在計算機上做一些分析

該模型只考慮勢壘電壓，不考慮其他的因素。正向就需要用電源電壓減去勢壘電壓，反向就是截至的，就相當于斷開。

除了考慮勢壘電壓，還需要考慮二極管導通時候存在的電阻.。

綜合上邊可以得到a理想模型，b考慮勢壘電壓的偏移模型，c考慮勢壘電壓及電阻的偏移模型

微變等效模型

給二極管加一正向的直流電壓時，那么一定存在一個與之相對的電流。假設電壓為$U_D$，那么電流對應的就是Q點電流，Q點稱為靜態工作點，因為此時他們處在一個恒定不變的狀態。假設在$U_D$上加一個微小的$\Delta u_D$，作用在Q這一點上一定會產生與之相對的電流變化$\Delta i_D$，他們之間的變化就可以等效成一個動態電阻$r_d^{\prime }$，電阻大小用$\frac{\Delta u_D}{\Delta i_D}$求解
$$\frac{1}{r_d}=\frac{\Delta i_D}{\Delta u_D}\approx \frac{d{i}_D}{d{u}_D}=\frac{d[I_S(e^{\frac{u}{U_T}}?1)]}{du}\approx \frac{I_S}{U_T}{e}^{\frac{u}{U_T}}\approx \frac{I_D}{U_T}$$
$$r_d\approx \frac{U_T}{I_D}$$
從圖中的斜率可以知道，很小的電壓變化，會帶來很大的電流變化，也就是帶來電阻的變化。

二極管擊穿現象

當PN結的反向電壓增加到一定數值時，反向電流突然快速增加，此現象稱為PN結的反向擊穿。發生反向擊穿時，在反向電流很大的變化范圍內，PN結兩端電壓幾乎不變，如圖所示。

反向擊穿分為電擊穿和熱擊穿，PN結熱擊穿后電流很大，電壓又很高，消耗在結上的功率很大，容易使PN結發熱，把PN結燒毀。熱擊穿是不可逆的。PN結電擊穿從其產生原因又可分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩種類型。

雪崩擊穿

當PN結反向電壓增加時，空間電荷區中的電場隨著增強。通過空間電荷區的電子和空穴，在電場作用下獲得的能量增大，在晶體中運動的電子和空穴，將不斷地與晶體原子發生碰撞，當電子和空穴的能量足夠大時，通過這樣的碰撞，可使共價鍵中的電子激發形成自由電子—空穴對，這種現象稱為碰撞電離。

新產生的電子和空穴與原有的電子和空穴一樣，在電場作用下，也向相反的方向運動，重新獲得能量，又可通過碰撞，再產生電子—空穴對，這就是載流子的倍增效應。

當反向電壓增大到某一數值后，載流子的倍增情況就像在陡峻的積雪山坡上發生雪崩一樣，載流子增加得多而快，使反向電流急劇增大，于是PN結就發生雪崩擊穿。

雪崩擊穿多發生在雜質濃度較低的二極管，一般需要比較高的電壓(>6V)，擊穿電壓與濃度成反比。

擊穿并不一定等于壞了，只要流經的電流不會引起半導體材料過熱的極限及熱損壞，則這些過程是非破壞性的，并且是可逆的。

齊納擊穿

在加有較高的反向電壓下，PN結空間電荷區中存在一個強電場，它能夠破壞共價鍵將束縛電子分離出來造成電子—空穴對，形成較大的反向電流。

發生齊納擊穿需要的電場強度約為2*105V/cm，這只有在雜質濃度特別大的PN結中才能達到，因為雜質濃度大，空間電荷區內電荷密度(即雜質離子)也大，因而空間電荷區很窄，電場強度就可能很高。一般整流二極管摻雜濃度沒有這么高，它在電擊穿中多數是雪崩擊穿造成的。

齊納擊穿多數出現在雜質濃度較高的二極管，如穩壓管(齊納二極管)。

必須指出，上述兩種電擊穿過程是可逆的，當加在穩壓管兩端的反向電壓降低后，管子仍可以恢復原來的狀態。

但它有一個前提條件，就是反向電流和反向電壓的乘積不超過PN結容許的耗散功率，超過了就會因為熱量散不出去而使PN結溫度上升，直到過熱而燒毀，這種現象就是熱擊穿。

所以熱擊穿和電擊穿的概念是不同的。電擊穿往往可為人們所利用(如穩壓管)，而熱擊穿則是必須盡量避免的。

齊納擊穿的電壓比雪崩擊穿的電壓小

二極管應用

整流

二極管用整流電路時叫做整流二極管，二極管整流電路有半波整流，全波整流，橋式整流等。整流電路的作用是將交流電轉換成為直流電。整流電路應用的主要是二極管的單向導電性。

半波整流

利用二極管的單向導電性，當輸入交流信號時，A點電壓超過二極管導通電壓時，二極管導通，通過正半周信號；A點電壓小于二極管導通電壓時，二極管截至，信號不通過二極管。最終得到只有正弦上半周的脈動直流信號。

脈動直流：電壓和電流的方向不隨時間變化，但大小隨時間變化的電流稱為脈動直流。

全波整流

當輸入正弦信號處在上半周時，VD1導通，VD2截止，電流上半部分工作，即電流從次級繞組上半部分經VD1流向R1；當輸入正弦信號處在下半周時，VD2導通，VD1截止，電流下半部分工作，即電流從次級繞組下半部分經VD2流向R1。同樣輸出脈動直流信號。

橋式整流

信號正半周時，電流由E2的上半部分經D1流向Rfx，再通過D3返回E2的下半部分；信號負半周時，電流由E2的下半部分經D2流向Rfx，再通過D4返回E2的上半部分。兩組二極管交替動作
橋式整流的輸出和全波整流相同，但是兩著的差別在輸出功率以及對于變壓器的要求上，

倍壓整流

$u_2$正半周時，D1導通，對C1進行充電，形成左負右正的電壓，當$u_2$負半周時，與C1上的電壓相疊加，D2導通，對C2充電，那么輸出電壓$u_0$就等于2倍的$u_2$

e2正半周時，對電容C1充電，形成左正右負的電壓，通過D1流向e2，C1電壓等于e2 ；當e2負半周時，對C2充電，形成下正上負的電壓，因為C1已經帶電，所以是C1和e2疊加的電壓對C2進行充電，所以C2電壓為2倍的e2電壓。

$e_2$負半周時，對C11進行充電，D1導通，形成左正右負的電壓，當$e_2$正半周時，$e_2$與C1上的電壓相疊加，對C2充電，形成左正右負的電壓，D2導通，那么輸出電壓$C_2$就等于2倍的$e_2$；$e_2$負半周時，$e_2$與C2上的電壓相疊加，對C1和C3充電，那么此時C1電壓為$e_2$，C3的電壓為$2e_2$。所以C1+C3的電壓為$3e_2$。

多倍壓電路可以繼續增加二極管和電容來實現。

過零檢測

將二極管看成導線，那么電路的下半部分就是經典的整流濾波電路。現在加了一個二極管，在二極管左側引出來一路檢測電路。三極管基極高電平，發射極集電極導通，5V連接到地，輸出為低電平。三極管基極低電平，發射極集電極截至，輸出為高電平。右側輸出高電平時，左側輸入正弦波剛好是在零點附近。

不管是正半周到來時，還是即將達到負半周的時候，只要經過零點附近，就會輸出高電平。

過零檢測在控制方面還是很有用的，有些負載時容性或是感性的，那么在開關開啟瞬間，會給電容充電，此時電流較大，如果用繼電器去控制一些開關電源的導通（開關電源里有很多電容，屬于容性負載），那么在上電瞬間很可能造成繼電器的粘連。如果用過零檢測電路，在零點附近開啟繼電器，電壓逐漸上升，那么電流也是逐漸上升的，對開關來說瞬間導通的電流就會變得比較小。如果在峰值開啟，電壓電流都較大，這時給電容充電，對開關來說可能造成打火、拉弧、甚至粘連的現象。

假設二極管處是一導線，那么輸出沒有達到零點附近

如果加大電容，那么輸出離零點越遠

通過二極管，將后邊的濾波電路與前邊的檢測電路隔開，后邊濾波電路的波形不會影響到檢測電路

檢波

檢波二極管是用于把疊加在高頻載波上的低頻信號檢出來的器件，它具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。

檢波（也稱解調）二極管的作用是利用其單向導電性將高頻或中頻無線電信號中的低頻信號或音頻信號取出來，廣泛應用于半導體收音機、收錄機、電視機及通信等設備的小信號電路中，其工作頻率較高，處理信號幅度較弱。

就原理而言，從輸入信號中取出調制信號是檢波，以整流電流的大小（100mA）作為界線通常把輸出電流小于100mA的叫檢波。鍺材料點接觸型、工作頻率可達400MHz，正向壓降小，結電容小，檢波效率高，頻率特性好，為2AP型。類似點觸型那樣檢波用的二極管，除用于一般二極管檢波外，還能夠用于限幅、削波、調制、混頻、開關等電路。也有為調頻檢波專用的特性一致性好的兩只二極管組合件。

常用的國產檢波二極管有2AP系列鍺玻璃封裝二極管。常用的進口檢波二極管有1N34/A、1N60等。

整流檢波二極管的作用把交流電壓變換成單向脈動電壓。

電路左上角需要一根天線，右下角為地，這是信號的接收部分。通過RCL濾波電路將低頻信號濾除，得到我們需要的載波信號（右側紅色部分），再通過二極管就能得到一半的載波信號，這一半信號還是存在載波信號。在二極管導通的時候進行充電，二極管截至的時候進行放電，由于電容較小，充電時間迅速，放電時間緩慢，通過電容（也就是RC回路）的作用可以將載波形式的信號的峰值變的平滑，也就是輸出跟隨信號的包絡，這樣就得到了最終的信號。

二極管在選擇的時候，因為其頻率較高，需要選一款結電容較小的電容，因為二極管的結電容會對頻率產生影響。還有一點就是接收的信號可能是微弱的，而信號需要二極管的導通和截至傳輸到后級，所以對于二極管的導通和截至也是有一定要求的。需要考慮二極管的導通電壓，所以鍺管可能比硅管好一些。

鉗位

鉗位在電路中是限制電壓的意思，鉗位二極管是指用于在電路中將某點的電位進行限制的二極管。

詳解二極管限幅電路和鉗位電路

穩壓

穩壓二極管工作原理：通常，二極管都是正向導通，反向截止，單向導通性；不過，加在二極管上的反向電壓如果超過二極管的承受能力，二極管就要擊穿損毀。但是有一種二極管，它的正向特性與普通二極管相同，而反向特性卻比較特殊；當反向電壓加到一定程度時，雖然管子呈現擊穿狀態，通過較大電流，卻不損毀，并且這種現象的重復性很好；只要管子處在擊穿狀態，盡管流過管子的電在變化很大，而管子兩端的電壓卻變化極小起到穩壓作用。這種特殊的二極管叫穩壓二極管。

所以，其實二極管的工作原理挺簡單的，那就是當電壓超過穩定電壓額定值，會發生雪崩效應，二極管相當于導通狀態，將多余的電流分流，保證供電電壓穩定。

穩壓二極管參數計算

穩壓二極管等效模型

$$V_Z=V_{Z0}+I_Z{R}_Z$$
限流電阻阻值計算(無負載，估算)

數據手冊中會給出測試電流$I_Z$和$R_Z$以及穩壓值$V_Z$的數據，那么就可以求出$V_{Z0}$
那么作用在整個電路的電流為：$\frac{V_2?V_{Z0}}{R_1+R_Z}$

二極管的功率已知，穩壓值$V_Z$已知，那么根據$P=UI$可知電流大小，也就是電路中允許通過的電流。那么$V_{Z0}=V_Z?I{R}_Z$，$R_{總}=\frac{V_2?V_{Z0}}{I}$，最終限流電阻為$R_1=R_{總}?R_Z$

限流電阻阻值計算(有負載，估算)
有負載的情況需要考慮負載電流。

等效電阻$R_Z$和$R_L$是并聯的，兩者等效成$R_{Z}L=R_L//R_Z$。電阻變小了，那么$V_{Z0}$也改變了，剩下的就按照上述步驟去求解。

負載越大，二極管流過的電流越大；負載越小，二極管流過的電流越小。所以穩壓二極管的上下限與負載有關。

調頻

變容二極管(Varactor Diodes)又稱"可變電抗二極管"，是利用PN結反偏時結電容大小隨外加電壓而變化的特性制成的。反偏電壓增大時結電容減小、反之結電容增大，變容二極管的電容量一般較小，其最大值為幾十pF到幾百pF，最大電容與最小電容之比約為5:1。它主要在高頻電路中用作自動調諧、調頻、調相等、例如在電視接收機的調諧回路中作可變電容。

主要參量是：零偏結電容、零偏壓優值、反向擊穿電壓、中心反向偏壓、標稱電容、電容變化范圍（以皮法為單位）以及截止頻率等。

「技術干貨」如何選擇變容二極管（Varactor Diodes）

變容二極管調頻電路

續流

開關電源電路，buck、boost等

TVS瞬態抑制二極管

瞬態二極管（Transient Voltage Suppressor）簡稱TVS，是一種二極管形式的高效能保護器件。

瞬態電壓： 靜電放電（ESD），浪涌電壓。

作用： 保護電路的過壓浪涌，特別是靜電放電，針對較短的ESD脈沖以及雷擊和開關浪涌等提供保護，廠泛應用于消費電子、工業設備、汽車電子、通訊設備、家用電器等領域

特點： 響應速度快、瞬態功率大、漏電流低、動作精度高、體積小、鉗位電壓低。

TVS二極管與齊納二極管
TVS二極管、ESD保護二極管都屬于齊納二極管，都是利用齊納擊穿或者雪崩擊穿的原理工作，基本特性相同，電路符號相同

但是齊納二極管正常工作時，工作在擊穿區，而TVS二極管、ESD保護二極管工作在截至區，只有出現浪涌電壓或者ESD放電的時候才會起到作用，這個時候才會工作在擊穿區。

TVS是保護電路出現非常高的電壓或者是靜電的時候把電壓鉗在一個穩定的范圍，而穩壓管是用來保護電路中出現的波動電壓，只能用來保護小波動電壓，以保證信號的平穩。所以，TVS用于保護電路，齊納二極管用于穩壓電路。

TVS擊穿電流較低，齊納二極管工作電流相對較大。

TVS響應速度塊，功率較高，齊納二極管功率較低。

TVS二極管與ESD保護二極管
ESD保護二極管專門用來保護靜電放電的二極管，TVS用于靜電防護的時候，兩者的防護原理是一樣的，工作區間也都是工作在截至區。

兩者封裝有所不同，TVS封裝體積較大，封裝種類少，只能對單一路進行防護，而ESD不僅僅有兩個引腳，還有多個引腳的，封裝更加多樣性，可同時接多路電路。

ESD多用于板級的靜電防護，在一些關鍵的引腳上；TVS多用于電源電路的初/次級的保護；ESD的結電容更低，TVS的結電容一般在幾十pF到幾十nF之間，而ESD的結電容能達到幾pF甚至更低，零點幾pF，所以ESD更適用于高速電路，比如HDMI的靜電防護。ESD看的是抗靜電等級LEVEL，TVS看的是功率。

TVS二極管與壓敏電阻
壓敏電阻也是用來保護后級電路的，同樣可以用來抑制浪涌

藍色為壓敏電阻曲線，和二極管曲線相似，因為是電阻，所以曲線是比較平滑的。壓敏電阻具有雙向保護的能力，TVS有單向和雙向兩種，壓敏電阻是物理吸收的原理，TVS是玻璃鈍化的原理。壓敏電阻的響應速度相對較慢，TVS可以達到ps級別，壓敏電阻一般只能達到ns級別。TVS最大鉗位電壓偏離擊穿電壓較小，壓敏電阻這兩者的差距較大。

壓敏電阻的靜電容量較高，同體積下可以抑制更高的浪涌；壓敏電阻的漏電流較大；結電容較大；非線性特性較大；TVS的可靠性高，不易劣化，使用壽命長，而壓敏電阻的可靠性較差，使用壽命短，因為每一次的吸收靜電或者浪涌都會對材料造成永久性損傷，在一些ESD電壓較高或者浪涌時間比較長的一些電路中它的應用比TVS要多。

肖特基勢壘二極管（SBD）

歐姆接觸
歐姆接觸不產生明顯的附加阻抗，而且不會使半導體內部的平衡載流子濃度發生顯著的改變，是沒有整流效應的接觸。（金屬和金屬之間也會產生歐姆接觸、絕緣體與絕緣體之間不會產生歐姆接觸、半導體與半導體之間不會產生歐姆接觸、半導體與金屬之間可能會發生歐姆接觸）

肖特基結原理

逸出功：又叫功函數或脫出功，是指電子從金屬表面逸出時克服表面勢壘必須做的功。一般情況下功函數指的是金屬的功函數，非金屬固體很少會用到功函數的定義。

非金屬固體用半導體親和能表示

半導體親和能:將電子從半導體的費米能級移動到半導體表面外自由空間所需的能量大小，但是由于半導體的費米能級處沒有電子，因此，對于半導體來說，定義半導體的電子親合能更加有意義；半導體的親合能是將電子從半導體的導帶底部移動到半導體表面外的自由空間所需的能量大小。

肖特基結是一種簡單的金屬與半導體的交界面，它與PN結相似，具有非線性阻抗特性。

電子容易從N區跑到金屬區，就會形成一個電場，方向由N區指向金屬區，也會存在勢壘電壓，稱為肖特基勢壘，和PN結一樣存在單向導電性，金屬邊為正極，N區為負極。（肖特基結的勢壘電壓比PN結低，僅有0.2V至0.3V，肖特基結的反向電流、漏電流大于PN結）

PN結是通過漂移和擴散運動進行導通，而肖特基結是靠電子的運動進行單向導電的。

特點總結：
具有較低的開啟電壓，導通壓降小，反向漏電流大
反向恢復時間短具有很高的開關頻率
反向擊穿電壓低

肖特基結與PN結
肖特基結二極管的導通電壓是比PN結要低，漏電流大
肖特基結二極管的反向擊穿電壓是比PN結要低
肖特基結是單極性，PN結是雙極性。

隔離二極管

隔離二極管：顧名思義，利用二極管的單向導通原理，對某方向電壓的導通起到隔離的作用。隔離二極管一般情況下正向導通電壓在0.6～0.8V之間（硅二極管）。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的二极管学习笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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