功率二極管的相關知識普及

1. 什么是二極管的正向額定電流？

二極管的額定電流是二極管的主要標稱值，比如5A/100V的二極管，5A就是額定電流。通常額定電流的定義是該二極管所能 通過的額定平均電流。但是有些的測試前是方波，也就是可以通過平均值為5A的方波電流。有些得測試前提是直流，也就是能通過5A的直流電流。理論上來說， 對于硅二極管，以方波為測試條件的二極管能通過更大的直流電流，因為同樣平均電流的方波較于直流電流，會給二極管帶來更大損耗。那么5A的二極管是否一定 能通過5A的電流？不一定，這個和溫度有關，當你的散熱條件不足夠好，那么二極管能通過的電流會被結溫限制。

2. 什么是二極管的反向額定電壓？

二極管反向截止時，可以承受一定的反壓，那么其最高可承受的反壓就是額定電壓。比如5A/100V的二極管，其額定反壓就是 100V。雖然，所有二極管廠家都會留一定的裕量，100V的二極管通常用到110V都不會有問題，但是不建議這么用，因為超過額定值，廠家就不會保證其 可靠性，出了問題就是你的問題了。而且很多電源設計公司，為了保障可靠性，還會降額設計。

3. 什么是二極管的正向沖擊電流？

開關電源在開機或者其他瞬態情況下，需要二極管能夠承受很大的沖擊電流而不壞，當然這種沖擊電流應該是不重復性，或者間隔時 間很長的。通常二極管的數據手冊都有定義這個沖擊電流，其測試條件往往是單個波形的沖擊電流，比如單個正弦波，或者方波。其電流值往往可達幾百。

4. 什么是二極管的正向導通壓降？

二極管在正向導通，流過電流的時候會產生壓降。這個壓降和正向電流以及溫度有關。通常硅二極管，電流越大，壓降越大。溫度越高，壓降越小。但是碳化硅二極管卻是溫度越高，壓降越大。

5. 什么是二極管的反向漏電流？

二極管在反向截止的時候，并不是完全理想的截止。在承受反壓得時候，會有些微小的電流從陰極漏到陽極。這個電流通常很小，而且反壓越高，漏電流越大，溫度越高，漏電流越大。大的漏電流會帶來較大的損耗，特別在高壓應用場合。

6. 什么是二極管的反向恢復時間和反向恢復電流？

這個是二極管的重要指標，所謂的快恢復，慢恢復二極管就是以此為標準。二極管 在從正偏轉換到反偏的時候，會出現較大的反向恢復電流從陰極流向陽極，其反向電流先上升到峰值，然后下降到零。那么其上升下降的時間就是反向恢復時間，峰 值電流就是反向恢復電流。這個在高頻率的應用中會帶來很大損耗。而反向恢復時間和電流和二極管截止時，正向電流的下降速率正相關。解決這個問題，一就是用 恢復時間更快的二極管，二是采用ZCS方式關斷二極管。

7. 什么是軟恢復二極管？

二極管在反向恢復的時候，反向電流下降的比較慢的，稱為軟恢復二極管。軟恢復對減小EMI有一定的好處。

8. 什么是二極管的結電容？

結電容是二極管的一個寄生參數，可以看作在二極管上并聯的電容。

9. 什么是二極管的寄生電感？

二極管寄生電感主要由引線引起，可以看作串聯在二極管上的電感。

10. 二極管正向導通時候瞬態過程是怎樣？

對于二極管的瞬態過程，通常關心比較多的是反向恢復特性。但是其實二極管從反偏轉為正向導通的過程也有值得注意的地 方。在二極管剛導通的時候，正向壓降會先上升到一個最大值，然后才會下降到穩態值。而這個最大值，隨di/dt的增大而增大。也就是說二極管帶導通瞬間會 產生一個正向尖峰電壓，而且電壓要大于穩態電壓。快恢復管的這個正向尖峰電壓比較小，慢恢復管就會很嚴重。這個就引出了另外一個問題：

11. 在RCD鉗位電路中，二極管到底選慢管，還是快管？

RCD電路常用于一些需要鉗位的場合，比如flyback原邊MOS的電壓鉗位，次級整流管的電壓鉗 位。有些技術文獻說應該用慢恢復管，理由是慢恢復管由于其反向恢復時間比較長，這樣鉗位電容中的一部分能量會在二極管反向恢復過程中回饋給電路，這樣整個 RCD電路的損耗可以降低。不過這個只適合小電流，低di/dt的場合。比如小功率flyback的原邊鉗位電路。但是不適合大電流，高di/dt的鉗位 場合，比如大電流輸出的電源的次級鉗位電路。因為，慢恢復管在導通的時候會產生很高導通壓降尖峰，導致雖然鉗位電容上的電壓很低，但是卻沒法鉗住尖峰電 壓。所以應該選擇肖特基二極管之類。

12. 什么是肖特基二極管？

肖特基二極管是一種利用肖特基勢壘工藝的二極管，和普通的PN結二極管相比，其優點：更快的反向恢復時間，很多稱之為0反向恢復時 間。雖然并不是真的0反向恢復時間，但是相對普通二極管要快非常多。其缺點：反向漏電流比較大，所以沒法做成高壓的二極管。目前的肖特基二極管,基本都是 200V以下的。雖然有些公司可以提供高壓的肖特基硅二極管，但是也是將幾個二極管串聯之后封裝在一起。當然也有公司稱有獨特的工藝，可以制造高壓肖特基 二極管，但并不知曉是什么樣的工藝。

13. 什么是碳化硅二極管？

通常大家所用的基本都是以硅為原料的二極管，但是最近比較熱門的碳化硅二極管是用碳化硅為原料的二極管。目前常見的多為高壓的肖特基 碳化硅二極管，其優點：反向恢復特性很好，媲美肖特基硅二極管。但是可以做高壓的二極管。在PFC中已有較多應用。缺點：正向導通壓降比較大。還有一點與 硅二極管不同的是其導通壓降隨溫度上升反而增大。早期的碳化硅二極管，還有可承受沖擊電流小，可靠性不高等缺點。但是目前已有很大改善。

14. 什么是砷化鎵二極管？

說實話，我聽說砷化鎵材料早于碳化硅，但是后來就較少聽說了。目前砷化鎵在LED上似乎有些應用，但是功率器件上卻還比較少。

15. 二極管適合并聯么？

理論上來說硅二極管，由于導通壓降隨溫度上升而下降，所以是不適合并聯的，但是現在很多二極管會把兩個單管封裝在一起，這樣溫升相對均勻，給并聯帶來好處。但是碳化硅是的壓降是隨溫度上升而上升，理論上是適合并聯的。

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