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1、二极管培训二极管培训一、二极管的基本原理二、二极管的种类三、二极管的主要参数四、二极管的应用五、二极管常见的失效原因六、二极管的技术发展七，主要供应商内容提纲内容提纲 二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的基本原理PN 结型二极管：PN 结的形成：在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。在PN结两端引出电极就构成了二极管。二极管加正向电压时，PN结变窄，正向电流大，正向电阻较小，处于导通状态。二极管加反向电压时，PN结变宽，反向电流小，反向电阻大，处于截止状态。二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的基本原

2、理二极管的基本原理肖特基二极管：肖特基二极管是由N型半导体和金属接触，利用接触面上形成的肖特基势垒构成的二极管。由于肖特基二极管只用电子做载流子，不存在电荷储存问题，使开关特性获得显著改善。同时肖特基二极管的正向压降较低，反向耐压值也较低，因此适宜在低电压、高频率情况下工作。利用这些特点，能提高低压、大电流、高频电路的整流效率。二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的伏安特性反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区电压二极管才能导通。反向特性反向特性UI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+外加电压大于反向击穿电

3、压二极管被击穿，失去单向导电性。反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的基本原理PN结型二极管包括整流二极管、开关二极管、快恢复二极管等。PN结型二极管和肖特基二极管具有单向导电性，用于整流、检波、钳位、变容等电路中，在二极管整流电路中，输入交流电压，输出端得到直流电压。RLuiuouiuott二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的基本原理二极管的基本原理稳压二极管：稳压二极管是特殊的PN结型二极管，适于工作在反向击穿状态，正向曲线与普通二极

4、管相同，但反向击穿曲线好，不会发生二次击穿，消耗功率控制在允许功耗内时，稳压管就能够可靠的工作。稳压二极管用于稳压、钳位、限幅、电平移动等电路中。二极管的种类二极管的种类二极管的种类二极管的种类二极管的一般分类：按材料硅二极管锗二极管砷化镓二极管碳化硅二极管按工艺PN结型二极管肖特基二极管按功率信号二极管功率二极管按工作频率普通二极管开关二极管快恢复二极管快速软恢复二极管按功能整流二极管稳压二极管二极管的种类二极管的种类二极管的种类二极管的种类按封装分为：表面贴装 SOT23 SMA、SMB、SMC DPAK、D2PAK、D3PAK 插装 DO-35、DO-41 TO-220、TO-247 螺

5、栓封装 SOT-227 二极管的种类二极管的种类二极管的种类二极管的种类各种二极管的主要区别：整流二极管：正向压降低，恢复时间长，适合低频整流。如1N4007，整流桥等。开关（信号）二极管：开关速度快，结电容小，适合信号处理。如BAV70。快恢复二极管：恢复时间短，恢复电流小，关断速度快。快速软恢复二极管：恢复时间短，恢复电流小，恢复特性软。肖特基二极管：正向压降小，无存储电荷。适合低压高频整流。稳压二极管：工作在反向击穿状态，用于稳压电路，正向特性同整流二极管。二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数1，二极管的伏安特性参数反向阻断参数：VR/VRRM/VRSM:反向

6、阻断电压 IR:反向阻断漏电流 正向导通参数：IFAV：二极管额定正向工作电流 IFSM：浪涌电流 I2t：正向浪涌电流对持续时间的积分值 VF：在额定电流下的电压降 VT0：正向开通电压 rT：正向导通电阻二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数2，二极管的温度特性参数 温度参数：TC/TA：二极管的壳温或环境温度 TJ/TJM：二极管PN结的温度 TSTG：存储温度 Rthjc/Rthja/Rthch:热阻 耗散功率：Pd/Ptot：在规定条件散热条件下的最大总功耗二极管的主要参数二极管的主要参数二极管

7、的主要参数二极管的主要参数瞬态热阻二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数3，快恢复二极管的动态参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数关断特性PN结构成的二极管在正向导通时，PN结中存储大量的电荷。当电路使二极管换向时，导通时存储的电荷必须全部被抽出，或被中和。电荷被抽出的过程就是形成了反向恢复电流。trr:恢复时间 IRM:恢复电流 Qrr:恢复电荷 S:软度因子二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数开通特性二极管加正向电压后，在完全导通之前，二极管两端会产生比导通电压高的正向压降。VFR:正向恢复电压 Tfr:

8、正向恢复时间二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数4，肖特基二极管的参数 dv/dt：反向承受的最大电压上升率 CJ：肖特基二极管的结电容二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数二极管的主要参数5，稳压二极管的参数IZT：标称测试测试电流 VZ：在测试电流（IZT）条件下的稳压电压ZZT：在测试电流（IZT）条件下的动态阻抗VR：标称反向阻断电压IR：在标称反向阻断电压条件下的反向漏电流VZ：在VZ条件下的温度系数C：结电容VZIZTIZM VZ IZIRVRVI二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用1，二极管各种参数之间的关系温度与反向阻断电压的关

9、系：温度升高，阻断电压略有增加，漏电流增大，雪崩能力下降。低温曲线低温曲线低温曲线低温曲线高温曲线高温曲线高温曲线高温曲线二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用温度与二极管的正向电流的关系：温度上升，通过电流能力下降。二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用正向压降与温度关系：温度上升，正向压降降低。二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用温度与关断特性的关系：温度升高，反向恢复电流增大，恢复时间、恢复电荷变大。二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用di/dt与关断特性的关系：di/dt大，反向恢复时间短，反向恢复电流大。二极管的应用二极管的应用二极管的应用

10、二极管的应用di/dt、正向电流与反向恢复时间的关系二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用di/dt与开通特性的关系二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用肖特基二极管结电容与反向电压的关系：反压增大，结电容减小。二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用不同型号肖特基二极管之间关系 反向耐压高，正向压降大 结温高，正向压降大 正向压降低，反向漏电流大 二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用稳压二极管：稳压二极管的正向压降与温度的关系为负温度系数，温度升高，正向压降降低。稳压二极管反向漏电流与温度的关系，温度升高，漏电增大。稳压二极管稳压值与温度的关系：稳压值

11、低于5V的属于齐纳击穿，为负温度系数；高于7V的属于雪崩击穿，为正温度系数。二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用2，快恢复二极管开关特性对电路的影响正向恢复特性对电路的影响：二极管开通期间，二极管两端产生较高压降，增加二极管自身损耗。二极管开通期间的恢复电压叠加在开关管上，增加开关管的损耗。反向恢复特性对电路的影响：二极管在恢复时间ta期间，完全丧失阻断能力，在tb期间逐渐恢复阻断能力，恢复期间增加开关管（IGBT、MOSFET）功耗，增加二极管本身功耗。恢复期间的瞬时电流尖峰产生电磁干扰（EMI）。二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用在恢复时间tb段，二极管两端产生过

12、电压，导致开关管误导通或器件损坏。恢复期间二极管两端产生额外电压尖峰：VRM=VR+L*diR/dt二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用3，二极管参数降额电压降额二极管工作时反向承受的最大电压与额定耐压的百分比为电压降额值。DVR=VR/VRRM*100%应力参考点器件工作区域A级产品B级产品额定反向耐压 500V额定工作点8085I工作区最坏情况9095II工作区最坏情况100100额定反向耐压 500V额定工作点7075I工作区最坏情况8085II工作区最坏情况9090二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用 电流降额 二极管在使用时要对正向电流在相应壳温允许的最大电流

13、进一步降额。DIF=IFAV/IFAVM*(TJM-TC)/(TJM-TCU)*100%当二极管并联使用时，正向电流在上述降额的基础上，再降额10-20应力参考点期间工作区域A级产品B级产品正向平均电流IFAV额定工作点75%相应壳温下的最大平均电流IFAVM(TCU)80%相应壳温下的最大平均电流IFAVM(TCU)I、II工作区最坏情况80相应壳温下的最大平均电流IFAVM(TCU)90相应壳温下的最大平均电流IFAVM(TCU)重复峰值电流IFRI、II工作区最坏情况60相应壳温下的最大峰值电流IFRM(TCU)70相应壳温下的最大峰值电流IFRM(TCU)浪涌电流IFSII工作区最坏情

14、况60相应壳温下的最大浪涌电流IFSM(TCU)70相应壳温下的最大浪涌电流IFSM(TCU)二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用 结温降额 二极管实际工作的结温必须低于最高结温，实际结温与最高结温的百分比为结温降额。实际工作结温：TJ=TCU+PD*Rthjc 结温降额为：DTJ=TJ/TJM%100%应力参考点器件工作区域A级产品B级产品二极管工作结温TJ额定工作点70%额定最高结温TJM80%额定最高结温TJMI工作区最坏情况75额定最高结温TJM85额定最高结温TJMII工作区最坏情况95额定最高结温TJM95额定最高结温TJM二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应

15、用4，功率二极管损耗的计算二极管损耗包括四个部分：开通损耗、导通损耗、关断损耗、阻断损耗 PD=PON+PF+POFF+PB二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用 开通损耗：发生在二极管由反向阻断到正向开通的转换中。开通损耗与芯片温度、结构工艺及di/dt有关：EON=0.5VFRIFtfrPON=EON FT二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用 导通损耗：导通损耗发生在正向导通其间，损耗大小与芯片结温、电流大小及芯片技术有关。VF=rTIF+VT0PF=(VT0IF+rTIF2)D二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用 关断损耗：关断损耗发生在二极管由导通到反

16、向截止的转换瞬间：EOFF=IRRVRTrb0.5POFF=EOFF FT阻断损耗：阻断损耗是二极管在反向阻断期间由漏电流形成的损耗：PB=VRIRMD二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用5，稳压二极管参数降额稳定电压范围VZ 降额稳压二极管在规定条件下工作时，稳压值有一定误差，即实际稳压值为VZt%，t%为手册中规定的误差值 应力考核点 产品工作区域 A、B级产品 设计最小稳压值VZMIN I、II工作区最坏情况 额定稳压值VZ-t%设计最大稳压值VZMAX I、II工作区最坏情况 额定稳压值VZ+t%二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用 稳压电流IZ 降额 应力考核点 产品工作区域 B 级产品 A 级产品 最大工作电流IZMAX I工作区最坏情况 80%相应壳温下的最大电流IZM(TAU)70%相应壳温下的最大电流IZM(TAU)最大工作电流IZMAX II工作区最坏情况 95%相应壳温下的最大电流IZM(TAU)90%相应壳温下的最大电流IZM(TAU)二极管的应用二极管的应用二极管的应用二极管的应用稳压二极管结温TJ 降额 应力考核点 产品工作区域 B