選電路元器件時,面對琳瑯滿目的二極管型號是否感到困惑?為何有的電路用整流二極管,有的卻必須選肖特基二極管?本文將拆解主流二極管特性差異,助你精準匹配應用需求。
基礎二極管類型對比
整流二極管 vs 開關二極管
- 整流二極管:核心使命是電流單向導通。通常具有:
- 較高的正向導通壓降 (約0.7V)
- 較強的浪涌電流承受能力
- 相對較慢的反向恢復時間
- 開關二極管:專為快速切換而生。關鍵特性包括:
- 極短的反向恢復時間
- 較低的結電容
- 適合高頻開關場景
| 特性 | 整流二極管 | 開關二極管 |
|——————-|—————-|—————-|
| 主要用途 | 電源整流 | 高速開關電路 |
| 反向恢復時間 | 較長 | 極短 |
| 導通壓降 | 通常較高 | 通常較低 |
| 適用頻率 | 低頻 | 高頻 |
(來源:TDK, 2023 元器件應用白皮書)
穩壓二極管 (齊納二極管)
其獨特之處在于利用反向擊穿特性實現電壓穩定。當反向電壓達到特定擊穿電壓值時,電流急劇增大而電壓保持相對恒定,常用于電壓基準或過壓保護電路。
特殊應用場景的關鍵選擇
高頻/低壓降場景:肖特基二極管
- 核心優勢:利用金屬-半導體結原理,正向壓降顯著低于普通硅二極管 (可低至0.3V),且反向恢復時間極短近乎為零。
- 典型應用:
- 開關電源的輸出整流
- 高頻電路的續流二極管
- 防止反向電流的保護電路
- 對效率和發熱敏感的低壓電路
瞬態電壓防護:TVS二極管
- 核心功能:專為吸收瞬間高能量浪涌或靜電放電(ESD) 而設計。反應速度極快 (皮秒級)。
- 應用重點:
- 通信接口 (RS232, USB, HDMI) 保護
- 電源輸入端的浪涌抑制
- 敏感IC的ESD防護
- 選型關鍵:需匹配電路的工作電壓和可能遭遇的浪涌等級。
二極管選型實用指南
面對具體設計需求,可遵循以下邏輯鏈條:
1. 明確核心功能:需要整流?穩壓?高速開關?還是保護?
2. 分析電氣環境:工作電壓/電流范圍?信號頻率高低?是否存在浪涌風險?
3. 鎖定關鍵參數:
* 最大反向工作電壓 (VRWM/V_R):必須高于電路可能出現的最高反向電壓。
* 平均整流電流 (I_F(AV)):需滿足電路持續工作電流要求,并考慮裕量。
* 正向壓降 (V_F):低壓電路或大電流場景需重點關注,影響效率和發熱。
* 反向恢復時間 (t_rr):高頻開關電路的核心指標。
* 特殊需求:如TVS的鉗位電壓 (V_C)、穩壓管的齊納電壓 (V_Z)。
4. 考慮封裝與散熱:大電流應用需關注封裝散熱能力,必要時加散熱器。