一、二极管分类(diode classification)
二极管特性:
二极管有二个端子,阳极和阴极,半导体,单向导通,电流只能从阳极向阴极移动。
常见二极管:
按材料:
- 硅管
- 锗管
按结构:
- 点接触型
- 面接触型
按封装:
- 玻璃外壳二极管
- 金属外壳二极管
- 塑料外壳二极管
- 环氧树脂外壳二极管
按用途:
- 检波二极管
- 整流二极管
- 高压二极管
- 稳压二极管
- 开关二极管
- 发光二极管
- 光敏二极管
- 磁敏二极管
- 变容二极管
- 隧道二极管
- 快恢复二极管
- 肖特基二极管
- 瞬态抑制二极管
二、PN结击穿方式(breakdown)
利用PN结击穿可以制成稳压二极管、瞬态抑制二极管。
1.隧道击穿/齐纳击穿(电击穿)
当反向电压增大到一定值时,势垒区内就能建立起很强的电场, 它能够直接将束缚在共价键中的价电子拉出来,使势垒区产生 大量的电子-空穴对,形成较大的反向电流,产生击穿。把这种在强电场作用下,使势垒区中原子直接激发的击穿现象称为齐纳击穿。
齐纳击穿一般发生在掺杂浓度较高的PN结中。这是因为掺杂浓度较高的PN结,空间电荷区的电荷密度很大,宽度较窄, 只要加不大的反向电压,就能建立起很强的电场,发生齐纳击穿,可逆。
2.雪崩击穿(电击穿)
雪崩击穿一般发生在掺杂浓度较低、外加电压又较高的PN结中。 掺杂浓度较低的PN结,空间电荷区宽度较宽,发生碰撞电离的机会较多。
载流子撞击原子,生产电子-空穴对,继续撞击,产生更多,发生雪崩式的反应,可逆。
3.热击穿
- 过高电压破坏材料组成
- 持续过热损坏材料
- 不可逆,直接损坏
低于5V击穿是齐纳击穿,高于6V是雪崩击穿,在5-6V间同时存在。
三、瞬态抑制二极管 TVS (Transient Voltage Suppressor)
瞬态抑制二极管是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高压冲击时,它能以10的负12次方秒(nS)量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压钳位于一个预定值,有效地保护线路中的元器件,免受各浪涌脉冲的损坏。
工作原理:
PN结雪崩击穿
与压敏电阻相比特点:
- 1、响应速度更快、体积更小
- 2、钳位电压误差小很多,几V与几十V的差别,另外还有信号引脚静电防护用ESD,钳位电压与体积更小
典型应用电路:
四、稳压二极管
稳压二极管,(ZenerDiode),来自于一个叫齐纳的人名,又叫齐纳二极管。
工作原理:
稳压二极管与瞬态抑制二极管有相似之处,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特性,制成的起稳压作用的二极管。 稳压二极管在反向击穿前后,电阻由很大迅速降低到一个很小值,之后电流增加而电压保持恒定。 稳压二极管要稳的电压是按它的击穿电压来分档的,与PN结的掺杂浓度有关。 低于5V的稳压管是齐纳击穿,高于6V的稳压管是雪崩击穿。 稳压二极管可以通过串联获得更高的稳定电压。
多数情况下用于对电压精度和功率要求不高的场合,精度高时选用电压基准芯片,功率大时选择专用电源芯片。
典型应用:
1.稳压二极管与三极管结合降压电路 (Zener diode and Triode)
2.稳压二极管用于MOS管驱动电路 (Zener diode and MOS FET)
五、触发二极管 (trigger diode)
触发二极管也叫双向触发二极管, (diode AC switch),简称DIAC,如图:
符号:
工作原理:
触发二极管有三层结构,具有对称性的二端半导体器件,常用来触发双向可控硅,在电路中作过压保护等用途。
它是一种双方向皆可导通的二极管,不论外加电压极性,只要外加电压大于触发电压VBO就可导通。
一旦导通,要使它恢复断流,只有将电源切断或使其电流、电压降至保持电流,保持电压以下。
双向触发二极管的正向转折电压值一般有三个等级:20-60V、100-150V、200-250V。
特性曲线:
常用型号:
低压:DB3、DB4、DB6
高压:DB110A、DB120A、DB130A、DB140A、DB150A、 DB200A、DB220A、DB240A、DB250A、DB300A
电气参数:
典型应用: