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开关二极管基础知识图解

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2020-01-16 浏览:-

开关二极管基础知识图解

开关二极管是半导体二极管的一种,是为在电路上进行“开”、“关”而特殊设计制造的一类二极管。它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短,常见的有2AK、2DK等系列,主要用于电子计算机、脉冲和开关电路中。

开关二极管

工作原理

半导体二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,约为几十至几百欧;在反向偏压下,则呈截止状态,其电阻很大,一般硅二极管在10ΜΩ以上,锗管也有几十千欧至几百千欧。利用这一特性,二极管将在电路中起到控制电流接通或关断的作用,成为一个理想的电子开关。

以上的描述,其实适用于任何一支普通的二极管,或者说是二极管本身的原理。但针对于开关二极管,最重要的特点是高频条件下的表现。

高频条件下,二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗,并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时,就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路,高频电流不再通过二极管,而是直接绕路势垒电容通过,二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小,这就相当于堵住了势垒电容这条路,达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。

工作特性

开关二极管从截止(高阻状态)到导通(低阻状态)的时间叫开通时间;从导通到截止的时间叫反向恢复时间;两个时间之和称为开关时间。一般反向恢复时间大于开通时间,故在开关二极管的使用参数上只给出反向恢复时间。开关二极管的开关速度是相当快的,像硅开关二极管的反向恢复时间只有几纳秒,即使是锗开关二极管,也不过几百纳秒。

开关二极管具有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等特点,广泛应用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路中。

种类

开关二极管分为普通开关二极管、高速开关二极管、超高速开关二极管、低功耗开关二极管、高反压开关二极管、硅电压开关二极管等多种。

普通开关二极管

常用的国产普通开关二极管有2AK系列锗开关二极管,表4-8为2AK系开关二极管的主要参数。

高速开关二极管

高速开关二极管较普通开关二极管的反向恢复时间更短,开、关频率更快。

常用的国产高速开关二极管有2CK系列。

进口高速开关二极管有1N系列、1S系列、1SS系列(有引线塑封)和RLS系列(表面安装)。

超高速开关二极管

常用的超高速二极管有1SS系列(有引线塑封)和RLS系列(表面封装)。

低功耗开关二极管

低功耗开关二极管的功耗较低,但其零偏压电容和反向恢复时间值均较高速开关二极管低。

常用的低功耗开关二极管有RLS系列(表面封装)和1SS系列(有引线塑封)。

高反压开关二极管

高反压开关二极管的反向击穿电压均在220V以上,但其零偏压电容和反向恢复时间值相对较大。

常用的高反压开关二极管有RLS系列(表面封装)和1SS系列(有引线塑封) 。

硅电压开关二极管

硅电压开关二极管是一种新型半导体器件,有单向电压开关二极管和双向电压开关二极管之分,主要应用于触发器、过压保护电路、脉冲发生器及高压输出、延时、电子开关等电路。

单向电压开关二极管也称转折二极管,邮PnPN四层结构的硅半导体材料组成,其正向为负阻开关特性(指当外加电压升高到正向转折电压值时,开关二极管由截止状态变为导通状态,即由高阻转为低阻),反向为稳定特性。双向电压二极管由NPnPN五层结构的硅半导体材料组成,其正向和反向均具有相同的负阻开关特性。

开关二极管电路分析

开关二极管同普通的二极管一样,也是一个PN结的结构,不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。

当给开关二极管加上正向电压时,二极管处于导通状态,相当于开关的通态;当给开关二极管加上反向电压时,二极管处于截止状态,相当于开关的断态。二极管的导通和截止状态完成开与关功能。

开关二极管就是利用这种特性,且通过制造工艺,开关特性更好,即开关速度更快,PN结的结电容更小,导通时的内阻更小,截止时的电阻很大。

开关二极管

电路中VD1是开关二极管,他的作用相当于一个开关,用来接通和断开电容C2的。

关于二极管开关电路分析思路说明如下几点:

(1)电路中,C2和VD1串联,根据串联电路特性可知,C2和VD1要么同时接入电路,要么同时断开。如果只是需要C2并联在C1上,可以直接将C2并联在C1上,可是串入二极管VD1,说明VD1控制着C2的接入与断开。

(2)根据二极管的导通与截止特性可知,当需要C2接入电路时让VD1导通,当不需要C2接入电路时让VD1截止,二极管的这种工作方式称为开关方式,这样的电路称为二极管开关电路。

(3)二极管的导通与截止要有电压控制,电路中VD1正极通过电阻R1、开关S1与直流电压+V端相连,这一电压就是二极管的控制电压。

(4)电路中的开关S1用来控制工作电压+V是否接入电路。根据S1开关电路更容易确认二极管VD1工作在开关状态下,因为S1的开、关控制了二极管的导通与截止。

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