器件选型之二极管

二极管

最近开一个新坑，主要是记录下二中二极管的特点及其应用场景，并且在选型中要注意哪些事项。

PN二极管

基础的半导体器件，基于PN结的单向导电性工作。这里面根据反向恢复时间不同，可以区分为：普通二极管、快恢复二极管、超快恢复二极管。

我们以普通二极管举例说明，其他二极管特性类似，以此类推。
关键参数

• 正向压降 V_F，硅管0.6 ~ 1V，锗管0.2 ~ 0.3V。
• 最大正向电流 I_F：二极管能承受的持续电流。
• 反向击穿电压 V_BR：超过此电压可能损坏。
• 反向漏电流 I_R：反向偏置时的微小电流。
• 结电容 C_j： 影响高频性能。
• 反向恢复时间 t_rr：较慢（μs级），不适合高频开关。

优点

• 结构简单，成本低：制造工艺成熟，价格低廉。
• 可靠性高：无机械部件，寿命长，抗震动。
• 低正向压降（锗管）：适用于小信号检波。
• 反向耐压较高：适合低压至中压应用（几十V至几百V）。

缺点

• 正向压降较高（硅管）：导致功率损耗，大电流时发热严重。
• 反向恢复时间较长：不适合高频开关（如>100kHz）。
• 温度敏感：高温下漏电流增大，可能影响稳定性。
• 击穿后易损坏：过压可能永久烧毁，需保护电路。

应用

• 整流电路：半波/全波整流，桥式整流。
• 信号处理：检波，限幅/钳位。
• 保护电路：防反接，续流。
• 逻辑与开关电路：数字逻辑门，开关隔离。
• 特殊应用：温度传感，LED驱动

肖特基二极管

有的也称为肖特基势垒二极管，金属-半导体结特性（而非PN结）。
优点

• 低正向压降（V_F​）：通常为0.2 ~ 0.4V（硅PN结二极管为0.6~1.2V），可降低导通损耗。
• 超快开关速度：无少数载流子存储效应，反向恢复时间（t_rr）极短，可低至ns级。
• 高频性能优异：适合高频开关电路，MHz级开关电源。

缺点

• 高压应用（>200V），建议用快恢复二极管（如UF系列）或SiC二极管。
• 高温环境，高温漏电流急剧增大（150°C达到mA级）。

应用

• 开关电源中的整流电路
  • 低压大电流，如12V/5V DC-DC Buck（如SS34 40V/3A）、同步整流辅助供电。
  • 高频整流，如反激电源次级（如MBR20100CT，100V/20A）、LLC谐振变换器输出。
• 防反接保护电路
  • 电池供电设备防反接，如锂电池保护选用 SS14（40V/1A）。
  • 电源输入端的反向极性保护。
• 高频信号检波与混频
  • 射频（RF）信号检波、微波电路，如雷达、通信设备。
  • 射频检波选用 HSMS-2850，零偏压肖特基，截止频率>1GHz。
• 续流二极管
  • 感性负载（继电器、电机驱动）的续流回路。
  • 电机驱动续流选用 SB560（60V/5A，t_rr<10ns）。
• 太阳能电池旁路二极管
  • 光伏组件的旁路保护，防止“热斑效应”。
  • 选用 SM74611，专门优化用于太阳能旁路，耐压110V。

选型关键参数

• 反向电压 V_R：V_R≥1.5 * 实际反向电压。
• 正向电流 I_F：I_F≥2 * 实际平均电流（考虑散热和降额）。
• 正向压降 V_F：低压场景优先选更低 如0.3V@1A。
• 结温 T_j：高温环境选高结温型号（如175°C），注意热阻R_θJA和散热设计。
• 封装：大电流选TO-220/TO-247，小电流选SOD-123/SMA。

设计注意事项

• 这里提一下，高频应用中，如果发现快速开关有振铃波，可串联一个小电阻或使用软恢复的二极管。
• 并联使用，需要匹配V_F参数，不然电流不均，建议使用双二极管封装的管子。

总结

还是整理成一个表格，一目了然。

该表格转载于博客：https://blog.csdn.net/weixin_45211050/article/details/140541561。