二極管又稱(chēng)晶體二極管,簡(jiǎn)稱(chēng)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。在半導體二極管內部有一個(gè)PN結兩個(gè)引線(xiàn)端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉導性。一般來(lái)講，晶體二極管是一個(gè)由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場(chǎng)。當外加電壓等于零時(shí)，由于p-n結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場(chǎng)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(gè)由p型半導體和n型半導體形成的p-n結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當不存在外加電壓時(shí)，由于p-n結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場(chǎng)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(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)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(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。當外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，p-n結空間電荷層中的電場(chǎng)強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數值很大的反向擊穿電流，稱(chēng)為二極管的擊穿現象。p-n結的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。
常見(jiàn)的幾種二極管
穩壓管、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。
穩壓管
1.穩壓二極管的定義以及作用
穩壓二極管是一個(gè)特殊的面接觸型的半導體硅二極管，其V-A特性曲線(xiàn)與普通二極管相似，但反向擊穿曲線(xiàn)比較陡~穩壓二極管工作于反向擊穿區，由于它在電路中與適當電陰配合后能起到穩定電壓的作用，故稱(chēng)為穩壓管。穩壓管反向電壓在一定范圍內變化時(shí)，反向電流很小，當反向電壓增高到擊穿電壓時(shí)，反向電流突然猛增，穩壓管從而反向擊穿，此后，電流雖然在很大范圍內變化，但穩壓管兩端的電壓的變化卻相當小，利于這一特性，穩壓管訪(fǎng)問(wèn)就在電路到起到穩壓的作用了。而且，穩壓管與其它普能二極管不同之反向擊穿是可逆性的，當去掉反向電壓穩壓管又恢復正常，但如果反向電流超過(guò)允許范圍，二極管將會(huì )發(fā)熱擊穿，所以，與其配合的電阻往往起到限流的作用。
2.穩壓二極管的工作原理
穩壓二極管工作原理一種用于穩定電壓的單偽結二極管。它的伏安特性，電路符號如圖所示。結構同整流二極管。加在穩壓二極管的反向電壓增加到一定數值時(shí)，將可能有大量載流子隧穿偽結的位壘，形成大的反向電流，此時(shí)電壓基本不變，稱(chēng)為隧道擊穿。當反向電壓比較高時(shí)，在位壘區內將可能產(chǎn)生大量載流子，受強電場(chǎng)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(shí)，反向電流迅速增加，而反向電壓幾乎不變。這個(gè)近似不變的電壓稱(chēng)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(xiě)成SBD）的簡(jiǎn)稱(chēng)。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理制作的，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬－半導體結原理制作的。因此，SBD也稱(chēng)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(diǎn)
SBD的主要優(yōu)點(diǎn)包括兩個(gè)方面：
1）由于肖特基勢壘高度低于PN結勢壘高度，故其正向導通門(mén)限電壓和正向壓降都比PN結二極管低（約低0.2V）。
2）由于SBD是一種多數載流子導電器件，不存在少數載流子壽命和反向恢復問(wèn)題。SBD的反向恢復時(shí)間只是肖特基勢壘電容的充、放電時(shí)間，完全不同于PN結二極管的反向恢復時(shí)間。由于SBD的反向恢復電荷非常少，故開(kāi)關(guān)速度非?？?，開(kāi)關(guān)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結二極管更容易受熱擊穿，反向漏電流比PN結二極管大。
TVS管
1、TVS定義：
TVS或稱(chēng)瞬變電壓抑制二極管是在穩壓管工藝基礎上發(fā)展起來(lái)的一種新產(chǎn)品，其電路符號和普通穩壓二極管相同,外形也與普通二極管無(wú)異,當TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，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(shí)吸收一個(gè)大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)預定的數值上，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管的特性與穩壓二極管相似，雙向TVS管的特性相當于兩個(gè)穩壓二極管反向串聯(lián)，其主要特性參數有：
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(gè)電壓下只有很小的反向漏電流IR。
②擊穿電壓VBR：TVS管通過(guò)規定的測試電流IT時(shí)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(guò)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(guò)這個(gè)電流值就可能造成永久性損壞。在同一個(gè)系列中，擊穿電壓越高的管子允許通過(guò)的峰值電流越小。
④最大箝位電壓VC：TVS管流過(guò)脈沖峰值電流IPP時(shí)兩端所呈現的電壓。
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穩態(tài)功率P0：TVS管也可以作穩壓二極管用，這時(shí)要使用穩態(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(jiǎn)稱(chēng)FRD）是一種具有開(kāi)關(guān)特性好、反向恢復時(shí)間短特點(diǎn)的半導體二極管，主要應用于開(kāi)關(guān)電源、PWM脈寬調制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續流二極管或阻尼二極管使用?？旎謴投O管的內部結構與普通PN結二極管不同，它屬于PIN結型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區I，構成PIN硅片。因基區很薄，反向恢復電荷很小，所以快恢復二極管的反向恢復時(shí)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(lái)問(wèn)世的新型半導體器件，具有開(kāi)關(guān)特性好，反向恢復時(shí)間短、正向電流大、體積小、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)間trr值已接近于肖特基二極管的指標。它們可廣泛用于開(kāi)關(guān)電源、脈寬調制器（PWM）、不間斷電源（UPS）、交流電動(dòng)機變頻調速（VVVF）、高頻加熱等裝置中，作高頻、大電流的續流二極管或整流管，是極有發(fā)展前途的電力、電子半導體器件。
性能特點(diǎn)
（1）反向恢復時(shí)間
反向恢復時(shí)間tr的定義是：電流通過(guò)零點(diǎn)由正向轉換到規定低值的時(shí)間間隔。它是衡量高頻續流及整流器件性能的重要技術(shù)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，通常規定Irr=0.1IRM。當t≤t0時(shí)，正向電流I=IF。當t＞t0時(shí)，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(shí)刻，I=0。然后整流器件上流過(guò)反向電流IR，并且IR逐漸增大；在t=t2時(shí)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(shí)刻達到規定值Irr。從t2到t3的反向恢復過(guò)程與電容器放電過(guò)程有相似之處。
（2）快恢復、超快恢復二極管的結構特點(diǎn)
快恢復二極管的內部結構與普通二極管不同，它是在P型、N型硅材料中間增加了基區I，構成P-I-N硅片。由于基區很薄，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(shí)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(jìn)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(gè)引腳，中間的為空腳，一般在出廠(chǎng)時(shí)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）測正向導通壓降時(shí)，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(shí)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
①額定整流電流IF:在規定的使用條件下，在電阻性負載的正弦半波整流電路中，允許連續通過(guò)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指的是帶有規定散熱片的條件下的數值。
②正向電壓降vF:半導體整流二極管通過(guò)額定工向整流電流時(shí)，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(shí)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(huì )產(chǎn)生很大的反向電流，因此在使用中不允許超過(guò)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(wèn)為硬特性時(shí)，擊穿電壓為反向伏安特性曲線(xiàn)急劇彎曲點(diǎn)的電壓值;如果為軟特性時(shí)，則擊穿電壓為給定的反向漏電流下的電壓值。
⑥結溫TJM:半導體整流二極管在規定的使用條件下，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及原二極管型號參數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，或者半導體與金屬之間的結的鄰近區域，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結構的二極管就是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(lǐng)域，用作RF開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)二極管。
PIN二極管作用
PIN二極管作為轉換開(kāi)關(guān),通過(guò)對直流電壓信號的控制產(chǎn)生不同的阻抗值,從而調節天線(xiàn)的頻率。該轉換開(kāi)關(guān)的功能是改變PIFA天線(xiàn)上兩個(gè)被窄縫分割相對獨立的輻射貼片間的耦合,并通過(guò)這種耦合來(lái)改變表面電流分布。所以,當開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)產(chǎn)生較大的表面電流分布,電流路
PIN管的主要參數
1.插入損耗：開(kāi)關(guān)在導通時(shí)衰減不為零，稱(chēng)為插入損耗
2.隔離度：開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)時(shí)其衰減也非無(wú)窮大，稱(chēng)為隔離度
3.開(kāi)關(guān)時(shí)間：由于電荷的存儲效應，PIN管的通斷和斷通都需要一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程所需時(shí)間
4.承受功率：在給定的工作條件下，微波開(kāi)關(guān)能夠承受的最大輸入功率
5.電壓駐波系數：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(xiàn)性，因而會(huì )產(chǎn)生諧波，PIN開(kāi)關(guān)在寬帶應用場(chǎng)合，諧波可能落在使用頻帶內引起干擾.
8.開(kāi)關(guān)分類(lèi)：反射式和吸收式，吸收式開(kāi)關(guān)的性能較反射式開(kāi)關(guān)優(yōu)良。
設計PIN二極管時(shí)需主要考慮幾個(gè)參數
1.插入損耗：開(kāi)關(guān)在導通時(shí)衰減不為零，稱(chēng)為插入損耗
2.隔離度：開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)時(shí)其衰減也非無(wú)窮大，稱(chēng)為隔離度
3.開(kāi)關(guān)時(shí)間：由于電荷的存儲效應，PIN管的通斷和斷通都需要一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程所需時(shí)間
4.承受功率：在給定的工作條件下，微波開(kāi)關(guān)能夠承受的最大輸入功率
5.電壓駐波系數：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(xiàn)性，因而會(huì )產(chǎn)生諧波，PIN開(kāi)關(guān)在寬帶應用場(chǎng)合，諧波可能落在使用頻帶內引起干擾.
