EMC调试工具(十三):二极管基础

 二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的,是最早诞生的半导体器件,具有单向导电性。

图1:二极管实物

图2:二极管电路符号

01、二极管结构

图3:二极管的结构图-GPP工艺晶元

表面金属层:焊接引脚位置。LTO低温氧化膜:在晶片表面以低压化学低温沉积一层致密的二氧化硅膜,避免焊接金属直接挤压玻璃,容易膨胀受损。玻璃钝化层:将玻璃光阻熔成致密的玻璃层增加其钝化保护效果,形成良好之绝缘层。SIPOS半绝缘多晶硅膜:保护蚀刻后沟槽内P/N,使产品的反向耐压值提升30%左右,它会造成IR变成,但值会比较稳定,主要用于600V以上的产品。    

02、二极管伏案特性

图4:二极管伏安特性曲线

外加正向电压大于死区电压时二极管才能导通;当外加正向电压低于死区电压,外加反向电压小于反向击穿电压时二极管处于截止状态;当外加反向电压大于反向电压时二极管被反向击穿,失去单向导电性。

03、二极管分类    

04、二极管主要参数

  • 正向导通电压VF(Forward Voltage Drop)

二极管开始正向导通所需要的电压,当正向电压超过这个值时,电流通过二极管,这个参数对于低压应用非常重要。当二极管正向偏置时,电流开始流过二极管,在这种情况下,需要克服内部势垒才能使电荷载流子通过就会产生电压降。对于硅二极管,这个电压通常在0.6V到0.7V之间,而对于锗二极管大约在0.2V到0.3V。

  • 反向击穿电压VRM(Reverse Breakdown Voltage)

反向击穿电压是指二极管在反向偏置条件下能够承受的最大电压,超过这个电压二极管将进入击穿状态,导致大量的反向电流流过,参数对于选择二极管用于电压稳定是非常重要的,必确保工作电压远低于VBR避免损坏二极管。

  • 额定最大电流IMAX(Maximum Forward Current)

二极管能够持续通过的最大正向电流,超过这个电流,二极管可能会因为过热而损坏,设计电路时,需要考虑实际工作电流与此参数的关系,确保电流值在安全范围内。    

  • 反向漏电流IR(Reverse Leakage Current)

即使在反向偏置条件下,也会有少量的电流流过二极管,称为反向漏电流,这个参数通常在微安或纳安级别,对于需要高电阻隔离的场合尤其重要。

  • 正向导通电流IF(Forward Current Drop)

二极管处于正向导通状态时,通过二极管的电流,以毫安(mA)为单位。

  • 热阻(Thermal Resistance)

热阻是衡量二极管散热能力的参数,表示单位功率导致的温度升高,热阻越低,说明二极管的散热效果越好,能够承受更大的功率。

  • 最大功率耗散(Maximum Power Dissipation)

二极管在不超过最高工作温度的前提下,能够持续耗散的最大功率。在设计电路时,需要计算二极管在正常工作时的实际功率耗散,并确保它低于此参数值。

  • 结电容(Junction Capacitance)

二极管的PN结的结电容和扩散电容组成,容量决定了二极管在高频电路中的性能,以皮法(pF)为单位进行表示。

  • 反向恢复时间TR(Reverse Time)

当二极管从正向导通状态切换到反向截止状态时,需要一定的时间,这个时间就称为反向恢复时间。

  • 温度系数(Temperature Coefficient)

指的是二极管电特性随温度变化的程度,温度系数的大小直接影响到二极管的稳定性和可靠性。

  • 正向浪涌电流(IFSM)

允许流过的过量的正向电流,它不是正常电流,而是瞬间电流,这个值相当大。    

  • 最高工作频率

最高工作频率是指二极管能正常工作的最高频率,选用二极管时,必须使其工作频率低于最高工作频率。

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