二極管又稱晶體二極管,簡稱二極管(diode)，另外，還有早期的真空電子二極管；它是一種具有單向傳導電流的電子器件。在半導體二極管內(nèi)部有一個PN結(jié)兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉(zhuǎn)導性。一般來講，晶體二極管是一個由p型半導體和n型半導體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場。當外加電壓等于零時，由于p-n結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。
工作原理
晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于p-n結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流I0。當外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結(jié)空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。p-n結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。
常見的幾種二極管
穩(wěn)壓管、肖特基二極管、TVS管、快速恢復二極管、高頻整流二極管、PIN二極管。
穩(wěn)壓管
1.穩(wěn)壓二極管的定義以及作用
穩(wěn)壓二極管是一個特殊的面接觸型的半導體硅二極管，其V-A特性曲線與普通二極管相似，但反向擊穿曲線比較陡~穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿區(qū)，由于它在電路中與適當電陰配合后能起到穩(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時，反向電流很小，當反向電壓增高到擊穿電壓時，反向電流突然猛增，穩(wěn)壓管從而反向擊穿，此后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當小，利于這一特性，穩(wěn)壓管訪問就在電路到起到穩(wěn)壓的作用了。而且，穩(wěn)壓管與其它普能二極管不同之反向擊穿是可逆性的，當去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復正常，但如果反向電流超過允許范圍，二極管將會發(fā)熱擊穿，所以，與其配合的電阻往往起到限流的作用。
2.穩(wěn)壓二極管的工作原理
穩(wěn)壓二極管工作原理一種用于穩(wěn)定電壓的單偽結(jié)二極管。它的伏安特性，電路符號如圖所示。結(jié)構(gòu)同整流二極管。加在穩(wěn)壓二極管的反向電壓增加到一定數(shù)值時，將可能有大量載流子隧穿偽結(jié)的位壘，形成大的反向電流，此時電壓基本不變，稱為隧道擊穿。當反向電壓比較高時，在位壘區(qū)內(nèi)將可能產(chǎn)生大量載流子，受強電場作用形成大的反向電流，而電壓亦基本不變，為雪崩擊穿。因此，反向電壓臨近擊穿電壓時，反向電流迅速增加，而反向電壓幾乎不變。這個近似不變的電壓稱為齊納電壓（隧道擊穿）或雪崩電壓（雪崩擊穿）。
肖特基二極管
肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基勢壘二極管（SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD）的簡稱。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬－半導體結(jié)原理制作的。因此，SBD也稱為金屬－半導體（接觸）二極管或表面勢壘二極管，它是一種熱載流子二極管。
特點
SBD的主要優(yōu)點包括兩個方面：
1）由于肖特基勢壘高度低于PN結(jié)勢壘高度，故其正向?qū)ㄩT限電壓和正向壓降都比PN結(jié)二極管低（約低0.2V）。
2）由于SBD是一種多數(shù)載流子導電器件，不存在少數(shù)載流子壽命和反向恢復問題。SBD的反向恢復時間只是肖特基勢壘電容的充、放電時間，完全不同于PN結(jié)二極管的反向恢復時間。由于SBD的反向恢復電荷非常少，故開關速度非?？欤_關損耗也特別小，尤其適合于高頻應用。
但是，由于SBD的反向勢壘較薄，并且在其表面極易發(fā)生擊穿，所以反向擊穿電壓比較低。由于SBD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。
TVS管
1、TVS定義：
TVS或稱瞬變電壓抑制二極管是在穩(wěn)壓管工藝基礎上發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品，其電路符號和普通穩(wěn)壓二極管相同,外形也與普通二極管無異,當TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度（最高達1*10-12秒）使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個預定的數(shù)值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。TVS的反應速度絕對比RC回路快的多10e-12s,可不用考慮TVS的擊穿電壓VBR,反響臨界電壓VWM,最大峰值脈沖電流IPP和最大嵌位電壓VC及峰值脈沖功率PP.選擇VWM等于或大于電路工作電壓,VC為小于保護器件的耐壓值,能測量最好(IPP),或估計出脈沖的功率,選功率較大的TVS.
2、特性：
TVS管有單向與雙向之分，單向TVS管的特性與穩(wěn)壓二極管相似，雙向TVS管的特性相當于兩個穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)，其主要特性參數(shù)有：
①反向斷態(tài)電壓(截止電壓)VRWM與反向漏電流IR：反向斷態(tài)電壓(截止電壓)VRWM表示TVS管不導通的最高電壓，在這個電壓下只有很小的反向漏電流IR。
②擊穿電壓VBR：TVS管通過規(guī)定的測試電流IT時的電壓，這是表示TVS管導通的標志電壓。
③脈沖峰值電流IPP：TVS管允許通過的10/1000μs波的最大峰值電流（8/20μs波的峰值電流約為其5倍左右），超過這個電流值就可能造成永久性損壞。在同一個系列中，擊穿電壓越高的管子允許通過的峰值電流越小。
④最大箝位電壓VC：TVS管流過脈沖峰值電流IPP時兩端所呈現(xiàn)的電壓。
⑤脈沖峰值功率Pm：脈沖峰值功率Pm是指10/1000μs波的脈沖峰值電流IPP與最大箝位電壓VC的乘積，即Pm=IPP*VC。
⑥穩(wěn)態(tài)功率P0：TVS管也可以作穩(wěn)壓二極管用，這時要使用穩(wěn)態(tài)功率。
⑦極間電容Cj：與壓敏電阻一樣，TVS管的極間電容Cj也較大，且單向的比雙向的大，功率越大的電容也越大。
快速恢復二極管
快恢復二極管（簡稱FRD）是一種具有開關特性好、反向恢復時間短特點的半導體二極管，主要應用于開關電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用?？旎謴投O管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通PN結(jié)二極管不同，它屬于PIN結(jié)型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成PIN硅片。因基區(qū)很薄，反向恢復電荷很小，所以快恢復二極管的反向恢復時間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓（耐壓值）較高。
快恢復二極管FRD（FastRecoveryDiode）是近年來問世的新型半導體器件，具有開關特性好，反向恢復時間短、正向電流大、體積小、安裝簡便等優(yōu)點。超快恢復二極管SRD（Superfast RecoveryDiode），則是在快恢復二極管基礎上發(fā)展而成的，其反向恢復時間trr值已接近于肖特基二極管的指標。它們可廣泛用于開關電源、脈寬調(diào)制器（PWM）、不間斷電源（UPS）、交流電動機變頻調(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，是極有發(fā)展前途的電力、電子半導體器件。
性能特點
（1）反向恢復時間
反向恢復時間tr的定義是：電流通過零點由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術指標。反向恢復電流的波形如圖1所示。IF為正向電流，IRM為最大反向恢復電流。Irr為反向恢復電流，通常規(guī)定Irr=0.1IRM。當t≤t0時，正向電流I=IF。當t＞t0時，由于整流器件上的正向電壓突然變成反向電壓，因此正向電流迅速降低，在t=t1時刻，I=0。然后整流器件上流過反向電流IR，并且IR逐漸增大；在t=t2時刻達到最大反向恢復電流IRM值。此后受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小，并在t=t3時刻達到規(guī)定值Irr。從t2到t3的反向恢復過程與電容器放電過程有相似之處。
（2）快恢復、超快恢復二極管的結(jié)構(gòu)特點
快恢復二極管的內(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?？旎謴投O管的反向恢復時間一般為幾百納秒，正向壓降約為0.6V，正向電流是幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達幾百到幾千伏。超快恢復二極管的反向恢復電荷進一步減小，使其trr可低至幾十納秒。
注意事項：
（1）有些單管，共三個引腳，中間的為空腳，一般在出廠時剪掉，但也有不剪的。
（2）若對管中有一只管子損壞，則可作為單管使用。
（3）測正向?qū)▔航禃r，必須使用R×1檔。若用R×1k檔，因測試電流太小，遠低于管子的正常工作電流，故測出的VF值將明顯偏低。在上面例子中，如果選擇R×1k檔測量，正向電阻就等于2.2kΩ，此時n′=9格。由此計算出的VF值僅0.27V，遠低于正常值(0.6V)。
高頻整流二極管
整流二極管的特性參數(shù)
①額定整流電流IF:在規(guī)定的使用條件下，在電阻性負載的正弦半波整流電路中，允許連續(xù)通過半導體二極管的最大工作電流。一些大電流整流二極管要求使用散熱片，它的，F(xiàn)指的是帶有規(guī)定散熱片的條件下的數(shù)值。
②正向電壓降vF:半導體整流二極管通過額定工向整流電流時，在極間產(chǎn)生的電壓降。
③最大反向工作電壓vR:指在使用時所允許加的最大反向電壓。由于整流二極管一旦反向擊穿，就會產(chǎn)生很大的反向電流，因此在使用中不允許超過此值。
④最大反向漏電流IR:半導體整流二極管在正弦波最高反同工作電壓下的漏電流。
⑤擊穿電壓VR:半導體整流二極管反問為硬特性時，擊穿電壓為反向伏安特性曲線急劇彎曲點的電壓值;如果為軟特性時，則擊穿電壓為給定的反向漏電流下的電壓值。
⑥結(jié)溫TJM:半導體整流二極管在規(guī)定的使用條件下，所允許的最高溫度。
整流二極管代換原則:
①可選擇使用型號參數(shù)及原二極管型號參數(shù)基本相同二極管代換。
②整流電流大二極管可代換整流電流小二極管，相反則不能代換。
③反向工作電壓高二極管可代換反向電壓低二極管，相反則不可能代換。
④工作頻率高二極管可代換工作頻率低二極管，則不能代換。
PIN二極管
在兩種半導體之間的PN結(jié)，或者半導體與金屬之間的結(jié)的鄰近區(qū)域，吸收光輻射而產(chǎn)生光電流的一種光檢測器。普通的二極管由PN結(jié)組成.在P和N半導體材料之間加入一薄層低摻雜的本征(Intrinsic)半導體層,組成的這種P-I-N結(jié)構(gòu)的二極管就是PIN二極管.正因為有本征(Intrinsic)層的存在，PIN二極管應用很廣泛，從低頻到高頻的應用都有，主要用在RF領域，用作RF開關和RF保護電路，也有用作光電二極管(PhotoDiode)。PIN二極管包括PIN光電二極管和PIN開關二極管。
PIN二極管作用
PIN二極管作為轉(zhuǎn)換開關,通過對直流電壓信號的控制產(chǎn)生不同的阻抗值,從而調(diào)節(jié)天線的頻率。該轉(zhuǎn)換開關的功能是改變PIFA天線上兩個被窄縫分割相對獨立的輻射貼片間的耦合,并通過這種耦合來改變表面電流分布。所以,當開關開啟時產(chǎn)生較大的表面電流分布,電流路
PIN管的主要參數(shù)
1.插入損耗：開關在導通時衰減不為零，稱為插入損耗
2.隔離度：開關在斷開時其衰減也非無窮大，稱為隔離度
3.開關時間：由于電荷的存儲效應，PIN管的通斷和斷通都需要一個過程，這個過程所需時間
4.承受功率：在給定的工作條件下，微波開關能夠承受的最大輸入功率
5.電壓駐波系數(shù)：僅反映端口輸入，輸出匹配情況
6.視頻泄漏
7.諧波：PIN二極管也具有非線性，因而會產(chǎn)生諧波，PIN開關在寬帶應用場合，諧波可能落在使用頻帶內(nèi)引起干擾.
8.開關分類：反射式和吸收式，吸收式開關的性能較反射式開關優(yōu)良。
設計PIN二極管時需主要考慮幾個參數(shù)
1.插入損耗：開關在導通時衰減不為零，稱為插入損耗
2.隔離度：開關在斷開時其衰減也非無窮大，稱為隔離度
3.開關時間：由于電荷的存儲效應，PIN管的通斷和斷通都需要一個過程，這個過程所需時間
4.承受功率：在給定的工作條件下，微波開關能夠承受的最大輸入功率
5.電壓駐波系數(shù)：僅反映端口輸入，輸出匹配情況
6.視頻泄漏
7.諧波：PIN二極管也具有非線性，因而會產(chǎn)生諧波，PIN開關在寬帶應用場合，諧波可能落在使用頻帶內(nèi)引起干擾.
