整流二極管特性與作用解析

整流二極管利用了PN結的單向導電特性，將交流電變成脈動直流電。整流二極管漏電流較大,多數采用面接觸性料封裝的二極管

開關電源中的整流二極管必須具有正向壓降低、快速恢復的特點，還應具有足夠大的輸出功率，如此可以采用以下三種類型的整流二極管：快速恢復整流二極管；超快速恢復整流二極管；肖特基整流二極管

快速恢復和超快恢復整流二極管具有適中的和較高的正向電壓降，其范圍是從0.8～1.2V。這兩種整流二極管還具有較高的截止電壓參數。因此，它們特別適合于在小功率的、輸出電壓在12V左右的輔助電源電路中使用。

由于現代的開關電源工作頻率都在20kHz以上，比起一般的整流二極管，快速恢復整流二極管和超快速恢復整流二極管的反向恢復時間差減小到了毫微秒級，因此，大大提高了電源的效率。

根據經驗，在選擇快速恢復整流二極管時，其反向恢復時間至少應該是開關晶體管的上升時間的1/3。這兩種整流二極管還減少了開關電壓尖峰，而這種尖峰直接影響輸出直流電壓的紋波。另外，雖然某些稱為軟恢復型整流二極管的噪聲較小，但是它們的反向恢復時間較長，反向電流也較大，因而使得開關損耗增大，并不能滿足開關電源的工作要求。

快速恢復整流二極管和超快恢復整流二極管在開關電源中作為整流器件使用時是否需要散熱器，要根據電路的最大功率來決定。一般情況下，這些二極管在制造時允許的結溫在175℃，生產廠家對該指標都有技術說明，以提供給設計者去計算最大的輸出工作電流、電壓及外殼溫度等。

肖特基整流二極管即使在大的正向電流作用下，其正向壓降也很低，僅有0.4V左右，而且，隨著結溫的增加，其正向壓降更低，因此，使得肖特基整流二極管特別適用于5V左右的低電壓輸出電路中。肖特基整流二極管的反向恢復時間是可以忽略不計的，因為此器件是多數載流子半導體器件，在器件的開關過程中，沒有清除少數載流子存貯電荷的問題。

另外，肖特基整流二極管有兩大缺點：其一，反向截止電壓的承受能力較低，產品大約為100V；其二，反向漏電流較大，使得該器件比其他類型的整流器件更容易受熱擊穿。當然，這些缺點也可以通過增加瞬時過電壓保護電路及適當控制結溫來克服。表示出了典型的高速整流二極管的特性與參數。

整流二極管的作用

1、正向性

整流二極管的作用最為突出的就是其正向性，整流二極管外加正向電壓時，正向特性起始部分中的正向電壓很小，不能有效的克服PN結內電場的阻擋作用，當整流二極管的正向電流幾乎為零，這一段稱為死區，不能使二極管導通的正向電壓稱為死區電壓。當整流二極管正向電壓大于死區電壓以后，PN結內電場被有效克服，整流二極管的正向導通，電流隨電壓增大而快速上升。在正常的電流范圍內，導通時整流二極管端電壓幾乎維持不變。

2、反向性

整流二極管的作用中的反向性，是當整流二極管外加反向電壓不超過一定范圍時，通過整流二極管的電流少數載流子漂移運動從而形成的反向電流。由于整流二極管的作用反向電流很小，整流二極管處于截止狀態。整流二極管的反向飽和電流受溫度影響。一般硅整流二極管的作用反向電流比鍺整流二極管的作用小得多，小功率硅整流二極管的反向飽和電流在nA數量級，小功率鍺整流二極管在μA數量級。當整流二極管溫度升高時，半導體受熱激發，少數載流子數目也會增加。

3、反向擊穿

整流二極管的作用中的反向擊穿，反向擊穿按機理原理分為齊納擊穿和雪崩擊穿兩種情況。整流二極管在高摻雜濃度的情況下，整流二極管因勢壘區寬度很小，反向電壓較大會破壞勢壘區內共價鍵結構，使電子脫離共價鍵束縛，產生電子空穴，整流二極管的作用中的另一種擊穿為雪崩擊穿。當整流二極管反向電壓增加到較大數值時，外加電場會使電子漂移速度加快，從而使整流二極管共價鍵中的價電子相碰撞，把價電子撞出共價鍵，產生新的電子空穴對。

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