二极管是半导体家族中最简单的一类分立元件，它最明显的特性是单向导通，即电流只能从一侧通过，而不能从另一侧通过(从正极到负极)。本文讨论了二极管的分类和命名方法，以及常用二极管的特性和选择。也是模拟电路的基础，第一课的内容。
一、基础知识1、二极管的分类
二极管有很多种，按使用的半导体材料可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。按管芯结构可分为点接触二极管、面接触二极管和面接触二极管。
根据二极管用途的不同，可分为检波二极管、整流二极管、齐纳二极管、开关二极管、肖特基二极管、发光二极管等。
2、二极管型号命名方法
(1)根据国内半导体器件的型号命名方法，二极管的型号命名由五部分组成：主名称、材质和极性、类别、序号和规格号(同一产品的等级)。
(2)日本半导体器件的命名模型由以下五部分组成：
第一部分：半导体器件的有效数量和种类用数字表示；“1”代表二极管，“2”代表三极管。
第二部分：用“S”表示在日本电子工业协会注册的半导体器件；
第三部分：用字母表示器件的材质、极性和类型；
第四部分：标明该设备在日本电子工业协会的注册号；
第五部分：代表同型号的改进产品。
几种常见二极管的特性3、
(1)整流二极管
将交流电源整流成DC电流的二极管称为整流二极管。由于结电容大，工作频率低。
一般来说，IF在1 A以上的二极管都封装在金属外壳中，便于散热。如果IF低于1安培，则使用全塑料封装。
(2)开关二极管
在脉冲数字电路中，用来导通和关断电路的二极管称为开关二极管，其特点是反向恢复时间短，可以满足高频和超高频应用的需要。
开关二极管有几种类型，如接触型、平面型和扩散台面型。一般IF<500 mA的硅开关二极管大多封装在全密封的环氧树脂和陶瓷芯片中。
(3)齐纳二极管
齐纳二极管是由硅材料制成的表面键合晶体二极管。因为能在电路中起到稳压的作用，所以叫齐纳二极管。
它利用PN结电压基本不随电流变化的特性来达到稳压的目的。
(4)变容二极管
变容二极管是利用PN结电容随外加偏压变化的特性制成的非线性电容元件，广泛应用于参量放大器、电子调谐、倍频器等微波电路中。
压敏电阻主要是通过结构设计和工艺等一系列方式突出电容和电压之间的非线性关系，提高Q值以适应应用。
(5)TVS二极管
TVS二极管(瞬态电压抑制器)与受保护电路并联。当瞬态电压超过电路正常工作电压时，二极管会雪崩，为瞬态电流提供通路，从而保护内部电路免受过压击穿或过流过热。
由于TVS二极管的结面积大，所以具有泄放瞬态大电流的优点，具有理想的保护功能。
二、二极管的参数选择(1)额定正向工作电流
额定正向工作电流是指二极管长时间连续工作时所允许的最大正向电流。
(2)最大浪涌电流
最大浪涌电流是允许流动的过量正向电流。不是正常电流，是瞬时电流。其值通常为额定正向工作电流的20倍左右。
(3)最大反向工作电压
当二极管两端的反向工作电压达到一定值时，电子管将被击穿，失去单向导电性。为了保证使用安全，规定了最大反向工作电气值。比如lN4001二极管的反向耐压是50V，lN4007的反向耐压是1000V。
(4)反向电流
反向电流是指在特定温度和最高反向电压下流经二极管的反向电流。反向电流越小，管的单向导电性越好。
反向电流与温度密切相关。温度每升高10，反向电流就增加一倍。
硅二极管在高温下比锗二极管具有更好的稳定性。
(5)反向恢复时间
当从直流电压变为反向电压时，电流不能瞬间截止，需要一点时间，这就是反向恢复时间。它直接影响二极管的开关速度。
(6)最大功率
最大功率是二极管上的电压乘以电流。该极限参数专用于齐纳二极管等。
(7)频率特性
由于结电容的原因，当频率达到一定程度时，容抗小到PN结短路。结果二极管失去了单向导通性，无法工作。PN结面积越大，结电容越大，所以不能在高频下工作。
2、不同二极管的选择
(1)检测二极管
检测二极管一般可以是点接触锗二极管，根据电路的具体要求选择工作频率高、反向电流小、正向电流大的检测二极管。
(2)整流二极管
整流二极管一般是平面硅二极管，用于各种电源整流电路。选择整流二极管时，应考虑最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率和反向恢复时间等参数。普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流满足要求的整流二极管即可。
(3)齐纳二极管
齐纳二极管通常用作稳压电源中的基准电压源，或用作过压保护电路中的保护二极管。所选的齐纳二极管应满足应用电路中主要参数的要求。齐纳二极管的稳定电压值应与应用电路的参考电压值相同，齐纳二极管的最大稳定电流应比应用电路的最大负载电流高50%左右。
(4)开关二极管
开关二极管主要用于录音机、电视机、DVD播放机等家电和电子设备中，包括开关电路、检测电路和高频脉冲整流电路。
中速开关电路和检测电路可选用2AK系列普通开关二极管。高速开关电路可以选择RLS系列、1SS系列、1N系列、2CK系列的高速开关二极管。
开关二极管的具体型号应根据应用电路的主要参数(如正向电流、最大反向电压、反向恢复时间等)来选择。).
(5)变容二极管
选择变容二极管时，应重点考虑其工作频率、最大反向工作电压、最大正向电流和零偏结电容是否满足应用电路的要求。我们应该选择结电容变化大，Q值高，反向漏电流小的变容二极管。
3、TVS二极管选择(1)最小击穿电压VBR和击穿电流I R. VBR是TVS的最小击穿电压。在25时，低于这个电压，TVS不会产生雪崩。当1mA的额定电流(IR)流过TVS时，施加于TVS两极的电压就是其最小击穿电压V BR。根据TVS的VBR与标准值的离散程度，VBR可分为5%和10%。对于5%的VBR，VWM=0.85 VBR；对于10% VBR，V WM=0.81VBR .为了满足IEC61000-4-2的国际标准，TVS二极管必须能够处理最低8kV(接触)和15kV(空气)的ESD冲击，一些半导体制造商在其产品上使用更高的抗冲击标准。对于一些有特殊要求的便携式设备应用，设计人员可以根据需要选择元件。
(2)最大反向漏电流ID和额定反向截止电压VWM。VWM是二极管在正常状态下所能承受的电压，应大于或等于被保护电路的正常工作电压，否则二极管会不断切断回路电压；但需要尽可能接近被保护电路的正常工作电压，以免TVS工作前整个电路面临过压的威胁。当这个额定反向截止电压VWM施加在TVS的两极之间时，它处于反向截止状态，流过它的电流应该小于或等于它的最大反向漏电流ID。
(3)最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流ippp。持续时间为20ms的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，其两端出现的最大峰值电压为VC。V C和IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与VBR的比值称为钳位因子，一般在1.2-1.4之间。VC是二极管在关断状态下提供的电压，即ESD冲击状态下通过TVS的电压，不能大于被保护电路的容许极限电压，否则元件有损坏的危险。
(4)Pppm额定脉冲功率，这是基于此时的最大截止电压和峰值脉冲电流。对于手持设备来说，500W的电视一般就足够了。最大峰值脉冲功耗PM是电视所能承受的最大峰值脉冲功耗。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，浪涌电流容差就越大。在特定功耗PM下，箝位电压VC越低，浪涌电流容限越大。此外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且TVS能承受的瞬态脉冲是不重复的，元件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01%。如果电路中出现重复脉冲，应考虑脉冲功率的积累，这可能会损坏TVS。
(5)电容c电容c由TVS雪崩结的横截面决定，在1MHz的特定频率下测量。C的大小与TVS管的电流承载能力成正比，太大的C会衰减信号。因此，C是为数据接口电路选择TVS的重要参数。电容对数据/信号电路的频率越高，二极管电容对电路的干扰越大，造成噪声或信号强度衰减，所以需要根据电路的特性确定所选元件的电容范围。一般高频电路(如SAC(500W，50pF，10%)，LCE(1.5KW，100pF)，低电容TVS)的电容尽量小，对电容要求不高的电路电容可以高于40pF。
4、肖特基二极管与普通二极管的区别硅管初始导通压降约为0.5V，正常导通压降约为0.7V，接近极限电流时导通压降约为1V。锗管初始导通压降约为0.2V，正常导通压降约为0.3V，肖特基二极管导通压降约为0.4V，正常导通压降约为0.5V，接近极限电流时肖特基二极管导通压降约为0.8V。
两个二极管都是单向导通的，可用于整流。不同的是，普通的硅二极管可以承受高电压，但恢复速度较低，只能用于低频整流。如果是高频，会因为不能快速恢复而发生反向泄漏，最终导致灯管严重发热烧毁。肖特基二极管的耐压往往较低，但恢复速度快，可以用在高频场合，所以开关电源采用这种二极管作为整流输出。尽管如此，开关电源上的整流管温度仍然很高。
快速恢复二极管是指反向恢复时间短(小于5us)的二极管。工艺上多采用金掺杂措施，有的结构采用PN结结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V)，反向耐压大多在1200V V以下，性能分为快速恢复和超快速恢复两个级别。前者的反向恢复时间为数百纳秒或更长，而后者的反向恢复时间在100纳秒以下。肖特基二极管是基于金属与半导体接触形成的势垒的二极管，简称肖特基势垒二极管。具有正向电压降低(0.4 - 0.5V)、反向恢复时间短(10-40纳秒)、反向漏电流大、耐压低的优点，一般低于150V，多用于低压场合。这两种管通常用于开关电源。肖特基二极管和快恢复二极管不一样：前者的恢复时间比后者短100倍左右，而前者的反向恢复时间约为几纳秒~！前者的优点包括低功耗，大电流，超高速~！当然，电气特性都是二极管。该快恢复二极管通过使用金掺杂、简单扩散等工艺可以获得高开关速度和高耐压。目前，快恢复二极管主要用作逆变电源中的整流元件。
4、肖特基二极管和快速恢复二极管的区别
肖特基二极管：
反向耐压低(一般小于150V)，通态压降0.3-0.6V，反向恢复时间小于10nS。它是一种具有肖特基特性的“金属半导体结”二极管。它的正向启动电压很低。
除了材料之外，金属层还可以由金、钼、镍、钛等材料制成。其半导体材料为硅或砷化镓，多为N型半导体。该器件通过多数载流子导电，因此其反向饱和电流比少数载流子更导电。
PN结要大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存储效应很小，其频率响应只受RC时间常数的限制，因此是高频快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。而且MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或者发光二极管。
快速恢复二极管：正向导通压降0.8-1.1V，反向恢复时间35-85nS。它可以在开和关之间快速切换，提高了设备的频率，改善了波形。快恢复二极管在制造过程中采用金掺杂，工艺简单。
扩散等工艺可以获得更高的开关速度和更高的耐压。
目前，快恢复二极管主要用作逆变电源中的整流器。
FRD是近年来出现的一种新型半导体器件。它具有开关特性好、反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简单等优点。SRD(Superfast Recovery Diode，SRD)是在快恢复二极管的基础上发展起来的，其反向恢复时间trr值接近肖特基二极管的指标。它们可广泛应用于开关电源、脉宽调制器(PWM)、不间断电源(UPS)、交流电机变频调速(VVVF)、高频加热等器件，作为高频大电流续流二极管或整流器，是非常有前途的电力和电子半导体器件。
肖特基二极管：反向耐压低(一般小于150V)，通态压降0.3-0.6V，反向恢复时间小于10nS。它是一种具有肖特基特性的“金属半导体结”二极管。它的正向启动电压很低。除了材料之外，金属层还可以由金、钼、镍、钛等材料制成。其半导体材料为硅或砷化镓，多为N型半导体。这种器件是多数载流子导通的，所以它的反向饱和电流远大于少数载流子导通的PN结。由于肖特基二极管中少数载流子的存储效应很小，其频率响应只受RC时间常数的限制，因此是高频快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。而且MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或者发光二极管。
快速恢复二极管：正向导通压降0.8-1.1V，反向恢复时间35-85nS。它可以在开和关之间快速切换，提高了设备的频率，改善了波形。在制造过程中，快恢复二极管可以获得高开关速度和高耐压。目前，快恢复二极管主要用作逆变电源中的整流元件。快恢复二极管FRD(Fast Recovery Diode)是近年来问世的一种新型半导体器件，具有开关特性好、反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简单等优点。SRD(Superfast Recovery Diode，SRD)是在快恢复二极管的基础上发展起来的，其反向恢复时间trr值接近肖特基二极管的指标。它们可广泛应用于开关电源、脉宽调制器(PWM)、不间断电源(UPS)、交流电机变频调速(VVVF)、高频加热等器件，作为高频大电流续流二极管或整流器，是非常有前途的电力和电子半导体器件。
5、TVS二极管与ESD保护二极管的区别TVS瞬态电压抑制在这里，无论TV是如何产生的，如直接或间接的雷击、静电放电、大容量负载切换引起的浪涌等因素，电压从几伏到几十千伏甚至更高。ESD保护的主要应用是HBM和MM，简而言之就是人或设备对器件放电(静电)，但不能损坏器件。
典型的HBM CLASS 1C模型规定，充电1000V-2000V的100pF电容器通过1500欧姆的电阻对器件放电。MM模特比人体模特更有活力。电容200pF，电压200-400左右，但是没有串联电阻。典型人体模特放电峰值电流小于0.75A，典型机器模特放电150ns，峰值电流小于8A。典型的雷电浪涌(在电力线入口处使用的TVS)的峰值电流为3000A，持续5ns，时间为20us。
TVS二极管和ESD保护二极管的原理是一样的，只是根据功率和封装的不同而不同。如果将ESD保护二极管与TVS进行比较，则取决于应用。例如，ESD主要用于防止静电，这需要低电容，通常在1和3.5 pf之间。但是电视做不到这一点，电视的电容比较高。
