二極管就是由一個PN結加上相應的電極引線及管殼封裝而成的,是最早誕生的半導體器件,具有單向導電性。
圖1:二極管實物
圖2:二極管電路符號
01、二極管結構
圖3:二極管的結構圖-GPP工藝晶元
表面金屬層:焊接引腳位置。LTO低溫氧化膜:在晶片表面以低壓化學低溫沉積一層致密的二氧化硅膜,避免焊接金屬直接擠壓玻璃,容易膨脹受損。玻璃鈍化層:將玻璃光阻熔成致密的玻璃層增加其鈍化保護效果,形成良好之絕緣層。SIPOS半絕緣多晶硅膜:保護蝕刻后溝槽內P/N,使產品的反向耐壓值提升30%左右,它會造成IR變成,但值會比較穩定,主要用于600V以上的產品。
02、二極管伏案特性
圖4:二極管伏安特性曲線
外加正向電壓大于死區電壓時二極管才能導通;當外加正向電壓低于死區電壓,外加反向電壓小于反向擊穿電壓時二極管處于截止狀態;當外加反向電壓大于反向電壓時二極管被反向擊穿,失去單向導電性。
03、二極管分類
04、二極管主要參數
- 正向導通電壓VF(Forward Voltage Drop)
二極管開始正向導通所需要的電壓,當正向電壓超過這個值時,電流通過二極管,這個參數對于低壓應用非常重要。當二極管正向偏置時,電流開始流過二極管,在這種情況下,需要克服內部勢壘才能使電荷載流子通過就會產生電壓降。對于硅二極管,這個電壓通常在0.6V到0.7V之間,而對于鍺二極管大約在0.2V到0.3V。
- 反向擊穿電壓VRM(Reverse Breakdown Voltage)
反向擊穿電壓是指二極管在反向偏置條件下能夠承受的最大電壓,超過這個電壓二極管將進入擊穿狀態,導致大量的反向電流流過,參數對于選擇二極管用于電壓穩定是非常重要的,必確保工作電壓遠低于VBR避免損壞二極管。
- 額定最大電流IMAX(Maximum Forward Current)
二極管能夠持續通過的最大正向電流,超過這個電流,二極管可能會因為過熱而損壞,設計電路時,需要考慮實際工作電流與此參數的關系,確保電流值在安全范圍內。
- 反向漏電流IR(Reverse Leakage Current)
即使在反向偏置條件下,也會有少量的電流流過二極管,稱為反向漏電流,這個參數通常在微安或納安級別,對于需要高電阻隔離的場合尤其重要。
- 正向導通電流IF(Forward Current Drop)
二極管處于正向導通狀態時,通過二極管的電流,以毫安(mA)為單位。
- 熱阻(Thermal Resistance)
熱阻是衡量二極管散熱能力的參數,表示單位功率導致的溫度升高,熱阻越低,說明二極管的散熱效果越好,能夠承受更大的功率。
- 最大功率耗散(Maximum Power Dissipation)
二極管在不超過最高工作溫度的前提下,能夠持續耗散的最大功率。在設計電路時,需要計算二極管在正常工作時的實際功率耗散,并確保它低于此參數值。
- 結電容(Junction Capacitance)
二極管的PN結的結電容和擴散電容組成,容量決定了二極管在高頻電路中的性能,以皮法(pF)為單位進行表示。
- 反向恢復時間TR(Reverse Time)
當二極管從正向導通狀態切換到反向截止狀態時,需要一定的時間,這個時間就稱為反向恢復時間。
- 溫度系數(Temperature Coefficient)
指的是二極管電特性隨溫度變化的程度,溫度系數的大小直接影響到二極管的穩定性和可靠性。
- 正向浪涌電流(IFSM)
允許流過的過量的正向電流,它不是正常電流,而是瞬間電流,這個值相當大。
- 最高工作頻率
最高工作頻率是指二極管能正常工作的最高頻率,選用二極管時,必須使其工作頻率低于最高工作頻率。