二极管的基本特性与应用(精)
TVS ESD 二极管介绍与应用说明
TVS ESD 二极管介绍与应用说明便携式设备的ESD保护十分重要，而TVS二极管是一种十分有效的保护器件，与其它器件相比有其独特的优势，但在应用时应当针对不同的保护对象来选用器件，因为不同的端口可能受到的静电冲击有所不同，不同器件要求的保护程度也有不同。
要注意相应的参数鉴别以及各个生产商的不同设计，同时还要进行合理的PCB布局。
本文介绍在便携式设备的ESD保护中如何应用TVS二极管器件。
便携式设备如笔记本电脑、手机、PDA、MP3播放器等，由于频繁与人体接触极易受到静电放电(ESD)的冲击，如果没有选择合适的保护器件，可能会造成机器性能不稳定，或者损坏。
更坏的情况是查不出确切的原因，使用户误认为是产品质量问题而损坏企业信誉。
一般情况下，对此类设备暴露在外面可能与人体接触的端口都要求进行防静电保护，如键盘、电源接口、数据口、I/O口等等。
现在比较通用的ESD标准是IEC61000-4-2，应用人体静电模式，测试电压的范围为2kV～15kV(空气放电)，峰值电流最高为20A/ns，整个脉冲持续时间不超过60ns。
在这样的脉冲下所产生的能量总共不超过几百个微焦尔，但却足以损坏敏感元器件。
便携式设备所采用的IC器件大多是高集成度、小体积产品，精密的加工工艺使硅晶氧化层非常薄，因而更易击穿，有的在20V左右就会受到损伤。
传统的保护方法已不再普遍适用，有的甚至还会造成对设备性能的干扰。
TVS二极管的特点可用于便携式设备的ESD保护器件有很多，例如设计人员可用分立器件搭建保护回路，但由于便携设备对于空间的限定以及避免回路自感，这种方法已逐渐被更加集成化的器件所替代。
多层金属氧化物器件、陶瓷电容还有二极管都可以有效地进行防护，它们的特性及表现各有不同，TVS二极管在此类应用中的独特表现为其赢得了越来越大的市场。
TVS二极管最显着的特点一是反应迅速，使瞬时脉冲在没有对线路或器件造成损伤之前就被有效地遏制，二是截止电压比较低，更适用于电池供电的低电压回路环境。
晶体管的特性与应用
特性
适用范围
超快速二极管
反向恢复时间较短，正向压降 主要应用在开关电源中作高 较低，反向击穿电压（耐压值） 频整流、续流元件，高频电 较高 路中的限幅、嵌位等
萧特基二极管 耐压比较低，反向漏电流比 主要应用在高频低压电路
较大，反向恢复时间较短， 开关损耗小 中
整流二极管
允许通过的电流比较大，反 广泛应用于处理频率不高 向击穿电压比较高，但PN结 的电路中 电容比较大
限幅元件
正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为 0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元 件，可以把信号幅度限制在一定范围内。用于 电压波动较大的地方。
UPS中电压波动较大的地 方有市电侦测，电池电压 侦测，温度侦测等，所以 在送入单片机检测端时须 限幅，厂内一般使用 IN4148( 0.15A 75V) 、作为 限幅元件。
1 2 3
三极管的特性与应用
晶体三极管又称双极器件（Bipolar Junction Transistor,用BJT表示），它的基本组成部分是 两个靠得很近且背对背排列的PN结。根据排列 的方式不同，晶体三极管分为NPN和PNP两种 类型。晶体三极管和晶体二极管一样都是非线 性器件，但它们的主要特性却截然不同。晶体 二极管的主要特性是单向导电性，而晶体三极 管的主要特性则与其工作模式有关。
肖特基二极管其主要特点是正向导通压降小 （约0.45V），反向恢复时间短和开关损耗小， 存在的问题是耐压比较低，反向漏电流比较大。 目前应用在功率变换电路中的肖特基二极管的 大体水平是耐压在150V以下，平均电流在 100A以下，反向恢复时间在10～40ns。肖特基 二极管应用在高频低压电路中，是比较理想的。
晶体管开关损耗 △P ＝ ic * uc
二极管在电路里面的应用
二极管在电路中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：
整流：利用二极管的单向导电性，可以将交流电转化为方向交替变化的脉动电流，然后通过电容滤波得到直流电。
这是二极管在电路中最基本的应用之一。
开关：二极管在正向电压作用下电阻很小，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，相当于一只断开的开关。
因此，可以利用二极管的开关特性组成各种逻辑电路。
限幅：二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变。
在电路中，可以利用这一特性将信号幅度限制在一定范围内。
续流：在开关电源的电感中和继电器等感性负载中，二极管可以起到续流作用。
检波：在收音机中，二极管可以起到检波作用，将音频信号从射频信号中提取出来。
变容：二极管可以用于电视机的高频头中，通过改变二极管的电容来改变振荡频率，从而实现频道调谐。
显示：二极管可以用于VCD、DVD、计算器等显示器的显示电路中。
稳压：稳压二极管实质上是一个面结型硅二极管，它利用反向击穿特性将电压稳定在规定范围内，因此常用于稳压
电路。
触发：触发二极管（DIAC）具有对称性的二端半导体器件，它具有双向触发特性，可以用于各种触发电路中。
总的来说，二极管在电路中的应用非常广泛，它不仅可以用于基本的整流、开关等应用，还可以用于更复杂的限幅、续流、检波、变容、显示、稳压、触发等应用中。
二极管分类和作用
二极管分类和作用
二极管有多种分类，包括普通二极管、稳压二极管、开关二极管、整流二极管和发光二极管等。
普通二极管的主要特性是单向导电性，具有在正向电压作用下导通电阻很小，而在反向电压作用下导通电阻极大的特点。
普通二极管两端稳定电压在（硅型）左右。
稳压二极管与普通二极管都具有单向导电性，但稳压二极管的反向击穿是可逆的。
当去掉反向电压后，稳压二极管又恢复正常，而普通二极管反向击穿时将损坏。
开关二极管的正向电阻和反向电阻相差很大，因此可以将二极管作为电子开关器件，也就是常说的二极管开关电路。
整流二极管的作用是利用二极管的单向导通特性，把交流电变成直流电。
整流二极管通常包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。
整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造，硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。
发光二极管简称为LED，由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成，通常用于照明或显示作用。
以上内容仅供参考，建议查阅专业电子书籍获取更全面和准确的信息。
各种二极管的性能和应用
PN 结 在一块纯净的半导体晶片上，采用特殊的掺杂工艺，在两侧分别掺入三价元素和 五价元素。一侧形成P型半导体，另一侧形成N型半导体，如图6.2所示。 在结合面的两侧分别留下了不能移动的正负离子，呈现出一个空间电荷区。这个 空间电荷区就称为PN结。
PN结单向导电性－－正偏（P＋N－）导通，反偏（P－N＋）载止。
PN结
2/33
Diode
二极管 1： 二极管的分类。 LG二极管按功能分类： 1.整流二极管（Rectifier Diode） 2.开关二极管（Switching Diode）也叫快速恢复二极管 3.肖特基二极管（Schottky Diode） 3.稳压管（Zener Diode） 4.瞬态电压抑制二极管（TVS Diode） 5.发光二极管（Light-emitting Diode） 6.其他类型：红外二极管（LED的一种，遥控器）， 变容二极管（Varactor Diode，高频调谐，早期收音模块）， 光电二极管（Photo Diode，光信号转电信号，接收头一部分/SMPS PC901/激光头ABCD）， 二极管的结构如右图所示。
30 C′
R
1 A′ 00
C
A 0.2 0.4 5 - 0.6 0.8 5 （μA ）
uv/V
D D′
图1.7 二极管伏安特性曲线
这个电流愈小二极管的单向导电性愈好。温升时，IRM增大。
2/33
Diode
3.二极管级间电容 二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。 当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变，即PN结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样。
Zener Diode （稳压二极管）
TVS Diode （瞬态抑制电压二 极管）
二极管的作用和工作原理
二极管的作用和工作原理
二极管是一种电子器件，主要用于控制电流的流动方向。
它有两个电极，分别称为阳极和阴极。
二极管通过在结构中引入P
型半导体和N型半导体之间的P-N结，实现了一种非线性电性。
以下是二极管的工作原理以及其主要的作用。
工作原理：
二极管的工作原理基于PN结的特性。
当二极管的正极（阳极）接通正电压，并且负极（阴极）接通负电压时，二极管处于正向偏置状态。
在这种状态下，P型半导体中的空穴和N型半导体中的自由电子会相互扩散和重组，形成一个导电通道，电流能够通过二极管。
相反，当正极（阳极）接通负电压，并且负极（阴极）接通正电压时，二极管处于反向偏置状态。
在这种状态下，由于P
型半导体和N型半导体之间的势垒增加，电流几乎不能流过
二极管。
这时，二极管处于关断状态。
作用：
1. 整流器：二极管的主要作用之一是将交流信号转换为直流信号。
通过将交流电源连接到二极管的正向偏置端，只让正向电流通过，即可实现整流作用。
2. 保护电路：二极管还可以用于保护电路中防止电流逆向流动。
将二极管连接到电路中，能够防止电流在某些情况下逆向流动，从而保护其他电子器件。
3. 信号调制：二极管的非线性特性使其可以用于信号的调制。
例如，在无线电调制中，二极管通常被用于频率调制器和振荡器。
4. 光电转换：某些特殊的二极管，如光电二极管（光敏二极管），能够将光信号转换为电信号。
这在光通信和光电探测领域非常有用。
总之，二极管作为一种重要的电子器件，利用其特殊的结构和特性，实现了对电流的控制和转换，广泛应用于各种电子设备和电路中。
二极管的用途和种类
二极管的用途和种类二极管是一种只可以让电流在一个方向上流通的电子器件，被广泛应用于各种电子设备和电路中。
它是由N型半导体和P型半导体组成的晶体管，具有单向导电特性，可以在电子学中光偶合、整流、变频、检波、限幅、稳压、电压调节、放大等方面进行应用。
下面我们将详细介绍二极管的种类和应用。
1.普通二极管普通二极管是最基本的二极管器件，它的主要特点是正向电压小，反向电压大。
常用于整流、限流、稳压等电路中。
2.肖特基二极管肖特基二极管也被称为热电子二极管，由于它的构造与普通二极管不同，特点是正向导通电压低，截止电压高，反向漏电流小。
常用于高频电路和微波电路。
3.恢复二极管5.隧道二极管隧道二极管又被称为双基势垒二极管，它的主要特点是负电阻特性，可以在信号放大、振荡、开关电源等方面进行应用。
6.光电二极管光电二极管也被称为光敏二极管，它的主要特点是将光能转化为电能。
它经过改良可以用于太阳能电池、红外线探测器和光电传感器等方面。
肖特基光伏二极管又被称为太阳电池，它是一种将光能转化为电能的半导体器件，在太阳能领域得到了广泛的应用。
8.集成二极管集成二极管是一种被集成在芯片上的电子器件，可用于微处理器、存储器、数字信号处理器等领域。
1.整流普通二极管经常被应用于整流电路中，可以将交流电转变为直流电。
2.稳压肖特基二极管、肖特基势垒二极管、恢复二极管、稳压管等可以被用于稳压电路中，协助电路实现稳定的电压输出。
3.放大隧道二极管由于具备负电阻特性，因此可以被应用于放大电路中。
4.开关二极管在电路中还可以被用于开关电路中，可以进行快速的打开和关闭操作。
总结：二极管是一种经典的电子器件和半导体材料科学中的基础研究领域，其种类繁多，应用广泛，再加上它具有单向导电特性，因此在电子学中得到了广泛的应用。
这使得二极管成为电子学中不可或缺的元件之一。
二极管的特性及其应用(授课)
【例题】电路如图所示，二极管（硅管）导通电压UD约为0.7V。
试分别估算开关断开和闭合时输出电压的数值。
当开关断开时：二极管阳极 电位位6V，阴极电位位0V，
阳极点位高于阴极点位并超 过0.7V
二极管导通，UO电压=UR
UO=UR=V1-UD=6V0.7=5.3V
例图1
【例题】电路如图所示，二极管（硅管）导通电压UD约为0.7V。 试分别估算开关断开和闭合时输出电压的数值。
PN结（二极管）的主要特性是单向导电性，也就是 在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电 压作用下导通电阻极大或无穷大。
注意：只有在外加正向电压时这一特性才显示出来 。所以二极管是一种被动器件。
为了帮助大家更好的理解并且掌握二极管的特性， 我设计一个简单的对比验证性实验
（1）电路结构 （2）各个元器件的功能 （3）电路的连线及相交节点 （4）引用Tina软件进行仿真模拟
当开关闭合时：二极管阳极 电位位6V，阴极电位位12V，
阳极点位低ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阴极点位
二极管截止，UO电压=V2 UO=V2=12V
例图2
1、二极管单向导电性的现象 2、二极管单向导电性的验证实验 3、带二极管控制电灯电路的连接与排故 4、二极管单向导电性的例题
下图是汽车发电机整流电路，小组合作，查找资料，试 分析其工作原理？
任务一： 以小组为单位，以原理图为基础，绘制对应的实
物连线图，并设计连线步骤
每个小组2人，一人负责操作，另一人负责评分， 对每个扣分点进行拍照记录，并将照片上传至QQ 群
评价员
操作员
https:///s/1388467/f934 二维码
进行电路检测并进行通电试验，
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几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。
二极管的工作原理
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。
当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。
当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。
当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。
二极管的类型
二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。
根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。
按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平
面型二极管。
点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固
地烧结在一起，形成一个“PN结”。
由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。
面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”
电路中。
平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。
二极管的导电特性
二极管最重要的特性就是单方向导电性。
在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。
下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
1、正向特性
在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。
必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。
只有当正向电
压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。
导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。
2、反向特性
在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。
二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。
当
二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。
二极管的主要参数
用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。
不同类型的二极管有不同的特性参数。
对初学者而言，必须了解以下几个主要参数：
1、额定正向工作电流
是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。
因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。
所以，二极管使用中不要超过二极管额定正向工作电流值。
例如，常用的IN4001－4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。
2、最高反向工作电压
加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。
为了保证使用安全，规定了最高反向工
作电压值。
例如，IN4001二极管反向耐压为50V，IN4007反向耐压为1000V。
3、反向电流
反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。
反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。
值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10，反向电流增大一倍。
例如2AP1型锗二极管，在25时反向电流若为250uA，温度升高到35，反向电流将上升到500uA，依此类推，在75时，它的反向电流已达8 mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。
又如，2CP10型硅二极管，25时反向电流仅为5uA，温度升高到75时，反向电流也不过160uA。
故硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。
测试二极管的好坏
初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极管性能的好坏。
测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的RX1K档位（注意不要使用RX1档，以免电流过大烧坏二极管），再将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。
1、正向特性测试
把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，，红表笔（表内负极）搭触二极管的负极。
若表针不摆到0值而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电阻，一般正向电阻越小越好。
若正向电阻为0值，说明管芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。
短路和断路的管子都不能使用。
2、反向特性测试
把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大值，管子就是合格的。
二极管的应用
1、整流二极管
利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。
2、开关元件
二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。
利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。
3、限幅元件
二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。
利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。
4、继流二极管
在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。
5、检波二极管
在收音机中起检波作用。
6、变容二极管
使用于电视机的高频头中。