普通整流二極管
整流二極管是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦裕呀涣麟娮兂擅}動(dòng)直流電。整流二極管漏電流較大,多數(shù)采用面接觸性料封裝的二極管。整流二極管的外形如圖1所示,另外,整流二極管的參數(shù)除前面介紹的幾個(gè)外,還有最大整流電流,是指整流二極管長(zhǎng)時(shí)間的工作所允許通過(guò)的最大電流值。它是整流二極管的主要參數(shù),是選項(xiàng)用整流二極管的主要依據(jù)。
高頻整流二極管
1、快恢復(fù)二極管FRD(Fast RecoveryDiode)
快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管不同,它是在P型、N型硅材料中間增加了基區(qū)I,構(gòu)成P-I-N硅片。由于基區(qū)很薄,反向恢復(fù)電荷很小,不僅大大減小了trr值,還降低了瞬態(tài)正向壓降,使管子能承受很高的反向工作電壓。快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾百納秒,正向電流是幾安培至幾千安培,反向峰值電壓可達(dá)幾百到幾千伏。具有開(kāi)關(guān)特性好,反向恢復(fù)時(shí)間Trr短、正向電流大、體積小、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。可廣泛用于開(kāi)關(guān)電源、脈寬調(diào)制器(PWM)、不間斷電源(UPS)、交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速(VVVF)、高頻加熱等裝置中,作高頻、大電流的續(xù)流二極管或整流管。
2、超快恢復(fù)二極管SRD (SuperfastRecovery Diode)
在快恢復(fù)二極管基礎(chǔ)上發(fā)展而成的,其反向恢復(fù)時(shí)間Trr比FRD更短,是極有發(fā)展前途的電力、電子半導(dǎo)體器件。
3、肖特基二極管SBD(Schottky Barrier Diode)
是肖特基勢(shì)壘二極管的簡(jiǎn)稱(chēng)。肖特基二極管是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬-半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此,肖特基二極管也稱(chēng)為金屬-半導(dǎo)體(接觸)二極管或表面勢(shì)壘二極管,它是一種熱載流子二極管。SBD的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)使其適合于在低壓、大電流輸出場(chǎng)合用作高頻整流,在非常高的頻率下(如X波段、C波段、S波段和Ku波段)用于檢波和混頻,在高速邏輯電路中用作箝位。
肖特基二極管的主要優(yōu)點(diǎn)包括兩個(gè)方面:
1)由于肖特基勢(shì)壘高度低于PN結(jié)勢(shì)壘高度,故其正向?qū)ㄩT(mén)限電壓和正向壓降都比PN結(jié)二極管低(約低0.2V)。
2)由于肖特基二極管是一種多數(shù)載流子導(dǎo)電器件,不存在少數(shù)載流子壽命和反向恢復(fù)問(wèn)題。肖特基二極管的反向恢復(fù)時(shí)間只是肖特基勢(shì)壘電容的充、放電時(shí)間,完全不同于PN結(jié)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間。由于肖特基二極管的反向恢復(fù)電荷非常少,故開(kāi)關(guān)速度非常快,開(kāi)關(guān)損耗也特別小。
當(dāng)然,由于肖特基二極管的反向勢(shì)壘較薄,并且在其表面較易擊穿,所以反向擊穿電壓比較低;肖特基二極管比PN結(jié)二極管更容易受熱擊穿,反向漏電流比PN結(jié)二極管大。不過(guò)近幾年,SBD已取得了突破性的進(jìn)展,150V和200V的高壓SBD已經(jīng)上市,使用新型材料制作的超過(guò)1kV的SBD也研制成功,從而為其應(yīng)用注入了新的生機(jī)與活力。
4、檢波二極管
檢波二極管是用于把迭加在高頻載波上的低頻信號(hào)檢出來(lái)的器件,它具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。選用時(shí),應(yīng)根據(jù)電路的具體要求來(lái)選擇工作頻率高、反向電流小、正向電流足夠大的檢波二極管。雖然檢波和整流的原理是一樣的,而整流的目的只是為了得到直流電,而檢波則是從被調(diào)制波中取出信號(hào)成分(包絡(luò)線(xiàn))。因檢波是對(duì)高頻波整流,二極管的結(jié)電容一定要小,通常為點(diǎn)接觸二極管;為提高檢波效率,要求正向電壓降VF要小,所以通常采用正向壓降比較低的鍺材料,目前,結(jié)電容小的肖特基二極管已廣泛應(yīng)用檢波領(lǐng)域,如1N60。
5、開(kāi)關(guān)二極管
利用其單向?qū)щ娞匦允蛊涑蔀榱艘粋€(gè)較理想的電子開(kāi)關(guān)。半導(dǎo)體二極管導(dǎo)通時(shí)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合(電路接通),截止時(shí)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)打開(kāi)(電路切斷),所以二極管可作開(kāi)關(guān)用。開(kāi)關(guān)二極管是專(zhuān)門(mén)用來(lái)做開(kāi)關(guān)用的二極管,它由導(dǎo)通變?yōu)榻刂够蛴山刂棺優(yōu)閷?dǎo)通所需的時(shí)間比一般二極管短。
開(kāi)關(guān)二極管除能滿(mǎn)足普通二極管的性能指標(biāo)要求外,還具有良好的高頻開(kāi)關(guān)特性(反向恢復(fù)時(shí)間較短),被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)高頻電路中。
開(kāi)關(guān)二極管分為普通開(kāi)關(guān)二極管、高速開(kāi)關(guān)二極管、超高速開(kāi)關(guān)二極管、低功耗開(kāi)關(guān)二極管、高反壓開(kāi)關(guān)二極管等多種。常用的國(guó)產(chǎn)普通開(kāi)關(guān)二極管有2AK系列,高速開(kāi)關(guān)二極管有2CK系列。進(jìn)口高速、超高速開(kāi)關(guān)二極管有1N系列、1S系列、1SS系列(有引線(xiàn)塑封)和RLS系列(表面安裝)等等。
6、PIN型二極管(PIN Diode)
這是在P區(qū)和N區(qū)之間夾一層本征半導(dǎo)體(或低濃度雜質(zhì)的半導(dǎo)體)構(gòu)造的晶體二極管。PIN中的I是“本征”意義的英文略語(yǔ)。當(dāng)其工作頻率超過(guò)100MHz時(shí),由于少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)和“本征”層中的渡越時(shí)間效應(yīng),其二極管失去整流作用而變成阻抗元件,并且,其阻抗值隨偏置電壓而改變。在零偏置或直流反向偏置時(shí),“本征”區(qū)的阻抗很高;在直流正向偏置時(shí),由于載流子注入“本征”區(qū),而使“本征”區(qū)呈現(xiàn)出低阻抗?fàn)顟B(tài)。因此,可以把PIN二極管作為可變阻抗元件使用。它常被應(yīng)用于高頻開(kāi)關(guān)(即微波開(kāi)關(guān))、移相、調(diào)制、限幅等電路中。