二极管

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发现二极真空管里有整流特性和爱迪生效果是1884年。其实在这8年之前的1876年已发现了硒的整流作用。利用半导体特性实现整流效果的二极管的历史十分古老。但比真空管还要古老是稍微意外吧。

当初原始的二极管-硒整流器和矿产检波器是，使用黄铁矿和方铅矿等天然亚酸化铜（多结晶半导体）。 其后，经过精炼技术的进步，转移到了鍺，硅等高感度稳定生产的单结晶半导体的时代。鍺对热特性弱，现在几乎都使用硅。

二极管素子是PN结合的构造。P形半导体端的端子叫阳极，N形半导体端的端子叫做阴极。 电流只能从阳极流到阴极，从阴极到阳极几乎没有电流流过。 这个效果叫整流效果，换句话说，就是把交流变换直流的作用。

二极管的作用直说就是开关，电流的开关。把电流用水流比喻的话，阳极是上流，阴极是下流，水从上流到下流能流下去，就是说电流能流下去，但从下流不能流到上流。这就是二极管的整流作用。

二极管的接合构造现在大有PN结合和肖特基形。前者是半导体和半导体结合，细分有扩散接合形和台地形。后者是半导体和金属之间发生的效果。结合这个语言通常不在二极管里表现。在这里为了容易理解分列在这里。现在，实现小功耗高速性的肖特基接合形被注目，我公司积极地推进SBD的系列化。

二极管有阳极和阴极两个端子，阳极 (+)，阴极 (-)。从阳极到阴极流过电流时的特性叫做顺方向特性，例VF，IF。相反，从阳极 (-) 向阴极 (+) 加电流时，二极管基本上无电流流过，这时的特性叫做逆方向特性，例VR，IR等逆方向特性。

最基本的分类方法。二极管根据其特性分为整流二极管、开关二极管、肖特基势垒二极管、齐纳二极管、用于高频的高频二极管。另外，作为保护元件一般使用齐纳二极管，但随着周边电路的精密化、应用微细化，被要求使用更高性能的保护元件 — TVS (Transient Voltage Suppressor)。

按素子构造来分类，主要分为现在主流的Planar形和耐高压的台地形。

现在最常用的半导体结合的方法，在硅基板上形成氧化膜，在必要的地方开孔把不纯物扩散结合。

扩散结合形（PN结合形）※

把不纯物热扩散到硅半导体里，形成叫做P形，N形的不纯物扩散领域。这个结合部产生叫做电位墙壁的墙壁。

肖特基势垒型※

利用金属与半导体结合时产生的电位墙壁的叫做肖特基垫垒形。很久以前就知金属和半导体接触时拥有整流特性，但理论说明的人是Mr.Shotoky，因此这个构造的起名为肖特基垫垒。和PN形来比，恢复时间快，所以高频的整流效果非常好，还有顺方向电压也低，功耗也少，所以广泛用于高频整流。

结合部像富士山，这个构造的逆电压 (VR) 容易变大，多用于整流二极管。耐压容易做大，但相反与Planar形相比逆电流也变大，我公司的整流二极管是这个构造。

按顺方向电流大小来分，IF未满1A的叫做小信号二极管，1A以上的叫做中功率/大功率二极管。

二极管排列，是指二极管集聚的复合二极管

封装，实际安装形状，二极管有各种各样的形装．大体分为插件形和贴片形。市场数年前开始贴片成为主流，我公司也拥有充实的贴片形系列。

整流二极管 (Rectifier Diode) 顾名思义，是指对商用频率的交流电进行整流的二极管。整流的主要目的是将交流转换为直流，其具有高电压、高电流特性。另外，根据使用频率和使用条件不同，转换效率有所不同，提供低VF（正向电压）、高速开关型、低噪音等产品。

顾名思义，是指具有开关功能的二极管。此二极管具有正向施加电压时电流通过 (ON)，反向施加电压时电流停止 (OFF) 的性能。反向恢复时间 (trr) 短，与其他二极管相比，开关特性优异。

反向恢复时间 (trr) 是指开关二极管从导通状态到完全关闭状态所经过的时间。一般关断后电子不能瞬间停止，有一定量的反向电流流过。其漏电流越大损耗也越大。还正在开发优化材料或扩散重金属从而缩短trr，抑制反冲后振荡（振铃）的FRD (Fast Recovery Diode) 等产品。

• trr是指电压变为反向后，直到电流变为零的时间。
• trr快速，则可以实现低损耗、高速开关。

一般的二极管是利用PN接合来发挥二极管特性，而肖特基势垒二极管是利用了金属和半导体接合产生的肖特基势垒。 与一般的PN结二极管相比，具有正向电压 (VF) 低，开关速度快的特点。但漏电流 (IR) 大，有如果热设计错误则引起热失控的缺点。

广泛用于电源部二次侧整流。其特性根据使用的金属不同而不同，ROHM利用多种金属，推出如下产品阵容。

• 低VF型 RB1系列 * 低IR型 RB0系列
• 车载用超低IR型 RB**8系列

• 通过改变金属种类，可制造低VF型、低IR型产品。

肖特基势垒二极管在特性上会因正向电流大而导致发热。发热则漏电流 (IR) 变大，同时外壳温度、环境温度也上升。如果热设计错误，发热将高于散热，达不到热平衡持续发热。其结果漏电流 (IR) 也持续增加，最终元器件遭到损坏。这种现象叫做热失控。

• 周围温度高，则引起热失控。

齐纳二极管利用电流变化时电压恒定的特点，用于恒压电路，作为防止IC免受浪涌电流、静电损坏的保护元件使用。其特点是一般的二极管是正向使用，而齐纳二极管是反向使用。反向击穿电压称为齐纳电压 (VZ) 、此时的电流值称为齐纳电流 (IZ) 。近年来随着电子设备的微细化／高功能化的不断发展，要求保护元件具备更高性能，在这种趋势下逐渐拉大与TVS (Transient Voltage Suppressor) 的差别。

• 只有ZD利用了反向特性。

TVS是“Transient Voltage Suppressors”的首字母缩写，是一种用于过电压保护和 ESD保护的器件。

TVS二极管用来保护后段的IC免受由静电和电源波动引起的意外过电压和浪涌的影响。 整流二极管和肖特基势垒二极管利用的是二极管的正向特性，而TVS二极管与齐纳二极管（ZD）一样，利用的是二极管的反向特性。 如下图所示将TVS二极管与IC并联，当电路正常工作时，TVS二极管处于OFF状态，只消耗一定的漏电流。 当被施加了浪涌等过电压时，TVS二极管会变为ON状态，并且TVS侧会消耗脉冲电流，从而钳制过电压并保护后段的IC。

TVS二极管的极性是与电路品质相关的项目。 单向TVS可用作LH等单极电路的保护器件，不适用于保护双极电路。 双向TVS可以用于正负两极的保护，因此适用于保护双极电路和CAN等数据线路。 此外，双向TVS也可用于保护单极电路。

TVS和ZD在利用二极管的反向特性方面是相同的，但是由于ZD主要用于恒压应用，因此对电压稳定的低电流范围（5mA～40mA）规定了“齐纳电压（VZ）”。 此外，ZD基本上在ON状态下使用。 而TVS为了不影响IC的驱动电压，在电路正常工作期间处于OFF状态，当被施加了浪涌等突发过电压时，击穿电压值变得越发重要。 因此，规定了绝对不会导致击穿的两个电压——“截止电压（VRWM）”和“击穿电压（VBR）”。 此外，由于其主要用途是过电压保护，因此，作为保护特性，对几A～几十A范围内的大电流范围特性也有规定。

由电阻值高的I型半导体制成，其特点是引脚间电容(CT)非常小。正向电压条件下,具有可变电阻特性，反向电压条件下,具有电容器特性。利用其高频特性（引脚间电容小，因此对通信线没有影响），作为高频信号开关（带天线的移动设备），衰减器，AGC电路用可变电阻元件使用。

二极管引脚间施加反向电压时，存储的电荷量称为引脚间电容(CT)。接合P层和N层，则空穴与电子结合，在界面形成电气特性为中性的耗尽层。 耗尽层起到寄生电容器的作用，其电容值(CT) 与PN结的面积成正比，与距离 (d) 成反比。距离由P层、N层浓度等因素设计而成。向二极管施加电压，则耗尽层扩大，CT下降。 根据使用的应用不同，其要求的CT值不同。

• 耗尽层越宽（d大）CT越低。

常见问题

https://toshiba-semicon-storage.com/cn/semiconductor/knowledge/e-learning/discrete/chap2/chap2-9.html

可变电容二极管是利用耗尽层电容特性的产品。当施加反向电压时，耗尽层出现在二极管的pn结中，其厚度与反向电压成正比。

因此，随着反向电压的增加，耗尽层厚度增加，但电容减小。其作用与增加电容器两个电极之间的距离相同。相反，如果反向电压减小，耗尽层厚度减小，但电容增加。

它应用于调谐电路等。由于这种电容变化会改变频率特性，因此与普通二极管相比，需要较大的电容变化率。

可变电容二极管与一般二极管不同，其重要特性不是正向电压VF和开关特性，而是电容值及其变化（取决于电压）。