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二极管

二极管分类

二极管分为检波二极管、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。

六类二极管的作用

1.检波二极管

定义：

检波二极管是用于把叠加在高频载波上的低频信号检出来的器件，它具有较高的检波效率和良好的频率特性。

作用：

检波（也称解调）二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来。

原理:

调幅波信号是二极管检波电路的输入，二极管只允许单向导电，，使用的是硅管，则只有电压高于0.7V的部分通过二极管。，二极管的输出端连接了一个电容，电容与电阻配合对二极管输出中的高频信号对地短路，使得输出信号基本上信号包络线。电容和电阻构成的这种电路功能叫做滤波。从输入信号中取出调制信号是检波，以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz，正向压降小，结电容小，检波效率高，频率特性好，为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管，除用于一般二极管检波外，还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。狭义的检波是指从调幅波的包络提取调制信号的过程。有时把这种检波称为包络检波或幅度检波。调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。，普通调幅信号，它的载波分量被抑制掉，直接非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，而在集成电路中，主要采用三极管射极包络检波器。同步检波，又称相干检波，主要用来解调双边带和单边带调制信号，它有两种实现电路。一种由相乘器和低通滤波器组成，另一种直接采用二极管包络检波。工程中，有一类信号叫做调幅波信号(AM信号)，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。把低频信号取出来，的电路，叫做检波电路。使用二极管组成最简单的调幅波检波电路。

如图所示是二极管检波电路。电路中的VD1是检波二极管，C1是高频滤波电容，R1是检波电路的负载电阻，C2是耦合电容。检波电路主要由检波二极管VD1构成。
在检波电路中，调幅信号加到检波二极管的正极，这时的检波二极管工作原理与整流电路中的整流二极管工作原理基本一样，利用信号的幅度使检波二极管导通，如图所示是调幅波形展开后的示意图。从展开后的调幅信号波形中可以看出，它是一个交流信号，只是信号的幅度在变化。这一信号加到检波二极管正极，正半周信号使二极管导通，负半周信号使二极管截止，这样相当于整流电路工作一样，在检波二极管负载电阻R1上得到正半周信号的包络，即信号的虚线部分，见图中检波电路输出信号波形(不加高频滤波电容时的输出信号波形)。
检波电路输出信号由音频信号、直流成分和高频载波信号三种信号成分组成，详细的电路分析需要根据三种信号情况进行展开。这三种信号中，最重要的是音频信号处理电路的分析和工作原理的理解。

应用：

应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。

2.整流二极管

定义：

一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有正极和负极两个端子。

应用：

整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到全波整流需连成整流桥使用。

常用参数：

(1)最大平均整流电流IF:指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。该电流由PN结的结面积和散热条件决定。使用时应注意通过二极管的平均电流不能大于此值，并要满足散热条件。例如1N4000系列二极管的IF为1A。
(2)最高反向工作电压VR:指二极管两端允许施加的最大反向电压。若大于此值，则反向电流(IR)剧增，二极管的单向导电性被破坏，从而引起反向击穿。通常取反向击穿电压(VB)的一半作为(VR)。例如1N4001的VR为50V，1N4002-1n4006分别为100V、200V、400V、600V和800V，1N4007的VR为1000V
(3)最大反向电流IR:它是二极管在最高反向工作电压下允许流过的反向电流，此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。因此这个电流值越小，表明二极管质量越好。
(4)击穿电压VB:指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。反向为软特性时，则指给定反向漏电流条件下的电压值。
(5)最高工作频率fm:它是二极管在正常情况下的最高工作频率。主要由PN结的结电容及扩散电容决定，若工作频率超过fm，则二极管的单向导电性能将不能很好地体现。例如1N4000系列二极管的fm为3kHz。另有快恢复二极管用于频率较高的交流电的整流，如开关电源中。
(6)反向恢复时间trr:指在规定的负载、正向电流及最大反向瞬态电压下的反向恢复时间。
(7)零偏压电容CO:指二极管两端电压为零时，扩散电容及结电容的容量之和。值得注意的是，由于制造工艺的限制，即使同一型号的二极管其参数的离散性也很大。手册中给出的参数往往是一个范围，若测试条件改变，则相应的参数也会发生变化，例如在25°C时测得1N5200系列硅塑封整流二极管的IR小于10uA，而在100°C时IR则变为小于500uA。

常用型号：

二极管型号，用途，最高反向工作电压VR，最大平均整流电流IF
1N4001 硅整流二极管 50V, 1A,(Ir=5uA,Vf=1V,Ifs=50A)
1N4002 硅整流二极管 100V, 1A,
1N4003 硅整流二极管 200V, 1A,
1N4004 硅整流二极管 400V, 1A,
1N4005 硅整流二极管 600V, 1A,
1N4006 硅整流二极管 800V, 1A,
1N4007 硅整流二极管 1000V, 1A,
1N4148 硅开关二极管 75V, 4PF,Ir=25nA,Vf=1V,
1N5391 硅整流二极管 50V, 1.5A,(Ir=10uA,Vf=1.4V,Ifs=50A)
1N5392 硅整流二极管 100V,1.5A,
1N5393 硅整流二极管 200V,1.5A,
1N5394 硅整流二极管 300V,1.5A,
1N5395 硅整流二极管 400V,1.5A,
1N5396 硅整流二极管 500V,1.5A,
1N5397 硅整流二极管 600V,1.5A,
1N5398 硅整流二极管 800V,1.5A,
1N5399 硅整流二极管 1000V,1.5A,
1N5400 硅整流二极管 50V, 3A,(Ir=5uA,Vf=1V,Ifs=150A)
1N5401 硅整流二极管 100V,3A,
1N5402 硅整流二极管 200V,3A,
1N5403 硅整流二极管 300V,3A,
1N5404 硅整流二极管 400V,3A,
1N5405 硅整流二极管 500V,3A,
1N5406 硅整流二极管 600V,3A,
1N5407 硅整流二极管 800V,3A,
1N5408 硅整流二极管 1000V,3A,
1S1553 硅开关二极管 70V,100mA,300mW, 3.5PF,300ma,
1S1554 硅开关二极管 55V,100mA,300mW, 3.5PF,300ma,
1S1555 硅开关二极管 35V,100mA,300mW, 3.5PF,300ma,
1S2076 硅开关二极管 35V,150mA,250mW, 8nS, 3PF,450ma, Ir≤1uA,Vf≤0.8V,≤1.8PF,
1S2076A 硅开关二极管 70V,150mA,250mW,8nS, 3PF,450ma, 60V, Ir≤1uA,Vf≤0.8V,≤1.8PF,
1S2471 硅开关二极管 80V, Ir≤0.5uA,Vf≤1.2V,≤2PF,
1S2471B 硅开关二极管 90V,150mA,250mW,3nS,3PF,450ma,
1S2471V 硅开关二极管 90V,130mA,300mW,4nS,2PF,400ma,
1S2472 硅开关二极管 50V, Ir≤0.5uA,Vf≤1.2V,≤2PF,
1S2473 硅开关二极管 35V, Ir≤0.5uA,Vf≤1.2V,≤3PF,
1S2473H 硅开关二极管 40V,150mA,300mW,4nS,3PF,450ma,
2AN1 二极管 5A, f=100KHz
2CK100 硅开关二极管 40V,150mA,300mW,4nS,3PF,450ma,
2CK101 硅开关二极管 70V,150mA,250mW,8nS, 3PF,450ma,
2CK102 硅开关二极管 35V,150mA,250mW, 8nS, 3PF,450ma,
2CK103 硅开关二极管 20V,100mA, 2PF,100ma,
2CK104 硅开关二极管 35V,100mA, 10nS,2PF,225ma,
2CK105 硅开关二极管 35V,100mA, 4nS,2PF,225ma,
2CK106 硅开关二极管 75V,100mA, 4nS,2PF,100ma,
2CK107 硅开关二极管 90V,130mA,300mW,4nS,2PF,400ma,
2CK108 硅开关二极管 70V,100mA,300mW, 3.5PF,300ma,
2CK109 硅开关二极管 35V,100mA,300mW, 3.5PF,300ma,
2CK110 硅开关二极管 90V,150mA,250mW,3nS,3PF,450ma,
2CK111 硅开关二极管 55V,100mA,300mW, 3.5PF,300ma,
2CK150 硅开关二极管 15V, Ir≤25nA, Vf≤1.2V,≤2PF,
2CK161 硅开关二极管 15V, Ir≤25nA, Vf≤1.2V,≤2PF,
2CK4148 硅开关二极管 75V, Ir≤25nA,Vf=1V,4PF,
2CK2076 硅开关二极管 35V, Ir≤1uA,Vf≤0.8V, ≤1.8PF,
2CK2076A硅开关二极管 60V, Ir≤1uA,Vf≤0.8V, ≤1.8PF,
2CK2471 硅开关二极管 80V, Ir≤0.5uA,Vf≤1.2V,≤2PF,
2CK2472 硅开关二极管 50V, Ir≤0.5uA,Vf≤1.2V,≤2PF,
2CK2473 硅开关二极管 35V, Ir≤0.5uA,Vf≤1.2V,≤3PF,
2CN1A 硅二极管 400V, 1A, f=100KHz,
2CN1B 硅二极管 100V, 1A, f=100KHz,
2CN3 硅二极管 V, 1A, f=100KHz,
2CN3D 硅二极管 V, 1A, f=100KHz,
2CN3E 硅二极管 V, 1A, f=100KHz,
2CN3F 硅二极管 V, 1A, f=100KHz,
2CN3G 硅二极管 V, 1A, f=100KHz,
2CN3H 硅二极管 V, 1A, f=100KHz,
2CN3I 硅二极管 V, 1A, f=100KHz,
2CN3K 硅二极管 V, 1A, f=100KHz,
2CN4D 硅二极管 V, 1.5A,f=100KHz,
2CN5D 硅二极管 V, 1.5A, f=100KHz,
2CN6 硅二极管 V, 1A, f=100KHz,
2CP1553 硅二极管 Ir≤0.5uA,Vf≤1.4V,≤3.5PF,
2CP1554 硅二极管 Ir≤0.5uA,Vf≤1.4V,≤3.5PF,
2CP1555 硅二极管 Ir≤0.5uA,Vf≤1.4V,≤3.5PF,

3.稳压二极管

定义：

稳压二极管又叫齐纳二极管。利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。

应用：

稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。
1、浪涌保护电路(如图2):稳压管在准确的电压下击穿，这就使得它可作为限制或保护之元件来使用，因为各种电压的稳压二极管都可以得到，故对于这种应用特别适宜.图中的稳压二极管D是作为过压保护器件.只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通，使继电器J吸合负载RL就与电源分开.

2、电视机里的过压保护电路(如图3):

EC是电视机主供电压，当EC
电压过高时，D导通，三极管BG导通，其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平，通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态.
3、电弧抑制电路如图4

在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话，当线圈在导通状态切断时，由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收，所以当开关断开时，开关的电弧也就被消除了。这个应用电路在工业上用得比较多，如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它.
4、串联型稳压电路(如图5):

在此电路中，串联稳压管，BG的基极被稳压二极管D钳定在13V，那么其发射极就输出恒定的12V电压了.这个电路在很多场合下都有应用。

稳压原理：

稳压二极管的特点就是反向通电尚未击穿前，其两端的电流基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。
稳压二极管在电路中常用”ZD”加数字表示，如:ZD5表示编号为5的稳压管。

4.开关二极管

定义：

开关二极管是半导体二极管的一种，是为在电路上进行”开”、”关”而特殊设计制造的一类二极管。它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短，常见的有2AK、2DK等系列。

工作原理：

半导体二极管导通时相当于开关闭合(电路接通)，截止时相当于开关打开(电路切断)，所以二极管可作开关用，常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性，在正偏压下PN结导通，在导通状态下的电阻很小，约为几十至几百欧;在反向偏压下，则呈截止状态，其电阻很大，一般硅二极管在10ΜΩ以上，锗管也有几十千欧至几百千欧。利用这一特性，二极管将在电路中起到控制电流接通或关断的作用，成为一个理想的电子开关。
以上的描述，其实适用于任何一支普通的二极管，或者说是二极管本身的原理。但针对于开关二极管，最重要的特点是高频条件下的表现。
高频条件下，二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗，并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时，就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路，高频电流不再通过二极管，而是直接绕路势垒电容通过，二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小，这就相当于堵住了势垒电容这条路，达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。

分类：

开关二极管分为普通开关二极管、高速开关二极管、超高速开关二极管、低功耗开关二极管、高反压开关二极管、硅电压开关二极管等多种。

折叠
普通开关二极管
常用的国产普通开关二极管有2AK系列锗开关二极管，表4-8为2AK系开关二极管的主要参数。

高速开关二极管
高速开关二极管较普通开关二极管的反向恢复时间更短，开、关频率更快。
常用的国产高速开关二极管有2CK系列。
进口高速开关二极管有1N系列、1S系列、1SS系列(有引线塑封)和RLS系列(表面安装)。

超高速开关二极管
常用的超高速二极管有1SS系列(有引线塑封)和RLS系列(表面封装)。

低功耗开关二极管
低功耗开关二极管的功耗较低，但其零偏压电容和反向恢复时间值均较高速开关二极管低。
常用的低功耗开关二极管有RLS系列(表面封装)和1SS系列(有引线塑封)。

高反压开关二极管
高反压开关二极管的反向击穿电压均在220V以上，但其零偏压电容和反向恢复时间值相对较大。
常用的高反压开关二极管有RLS系列(表面封装)和1SS系列(有引线塑封) 。

硅电压开关二极管
硅电压开关二极管是一种新型半导体器件，有单向电压开关二极管和双向电压开关二极管之分，主要应用于触发器、过压保护电路、脉冲发生器及高压输出、延时、电子开关等电路。
单向电压开关二极管也称转折二极管，邮PnPN四层结构的硅半导体材料组成，其正向为负阻开关特性(指当外加电压升高到正向转折电压值时，开关二极管由截止状态变为导通状态，即由高阻转为低阻)，反向为稳定特性。双向电压二极管由NPnPN五层结构的硅半导体材料组成，其正向和反向均具有相同的负阻开关特性。

应用：

主要用于电子计算机、脉冲和开关电路中。广泛应用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路中。

特点：

开关二极管具有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等特点。

5.肖特基二极管

定义：

肖特基二极管是以其发明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基势垒二极管的简称。

原理：

SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。SBD的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频整流，在非常高的频率下（如X波段、C波段、S波段和Ku波段）用于检波和混频，在高速逻辑电路中用作箝位。典型的肖特基整流管的内部电路结构是以N型半导体为基片，在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层。阳极使用钼或铝等材料制成阻档层。用二氧化硅(SiO2)来消除边缘区域的电场，提高管子的耐压值。N型基片具有很小的通态电阻，其掺杂浓度较H-层要高100%倍。在基片下边形成N+阴极层，其作用是减小阴极的接触电阻。通过调整结构参数，N型基片和阳极金属之间便形成肖特基势垒，如图所示。当在肖特基势垒两端加上正向偏压(阳极金属接电源正极，N型基片接电源负极)时，肖特基势垒层变窄，其内阻变小;反之，若在肖特基势垒两端加上反向偏压时，肖特基势垒层则变宽，其内阻变大。
综上所述，肖特基整流管的结构原理与PN结整流管有很大的区别通常将PN结整流管称作结整流管，而把金属-半导管整流管叫作肖特基整流管，采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管也已问世，这不仅可节省贵金属，大幅度降低成本，还改善了参数的一致性。

#####作用：
肖特基二极管肖特基(Schottky)二极管，又称肖特基势垒二极管(简称 SBD)，它属一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。
一个典型的应用，是在双极型晶体管 BJT 的开关电路里面，通过在 BJT 上连接 Shockley 二极管来箝位，使得晶体管在导通状态时其实处于很接近截止状态，从而提高晶体管的开关速度。这种方法是 74LS，74ALS，74AS 等典型数字 IC 的 TTL内部电路中使用的技术。
肖特基(Schottky)二极管的最大特点是正向压降 VF 比较小。在同样电流的情况下，它的正向压降要小许多。另外它的恢复时间短。它也有一些缺点:耐压比较低，漏电流稍大些。选用时要全面考虑。

应用：

SBD的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频整流，在非常高的频率下(如X波段、C波段、S波段和Ku波段)用于检波和混频，在高速逻辑电路中用作箝位。在IC中也常使用SBD，像SBD?TTL集成电路早已成为TTL电路的主流，在高速计算机中被广泛采用。
除了普通PN结二极管的特性参数之外，用于检波和混频的SBD电气参数还包括中频阻抗(指SBD施加额定本振功率时对指定中频所呈现的阻抗，一般在200Ω~600Ω之间)、电压驻波比(一般≤2)和噪声系数等。

6.发光二极管

定义：

发光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、（P）、氮（N）等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。

应用：

在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。