二极管

电源的反向保护二极管及作用

demi的头像

你在使用电源时,是否会将电源进串联或并联?或者你是否用电源给电机进行供电? 这些应用如果使用不当,很有可能损坏供电的电源?本博文详细描述电源的反向电压保护的必要性!

电源的输出端口通常会采用一个反向二极管来保护电源避免受到反向电压的损坏!如下图所示,几乎绝大部分的直流电源都会在输出端口添加一个甚至多个电解电容。这些电容起到滤除输出纹波和噪声,而且提供额外的电能用于减小在负载电流动态变化时电压突升或突降的幅度。电解电容可以承受一些反向电压,但也不会很高,一般在1V到1.5V,过高的反向电压会导致电解电容的泄漏甚至更糟糕的情况…..譬如爆炸!反向保护二极管可以限制电解电容的方向电压在二极管的导通电压以内,而且保护二极管的耐流值至少应该与电源的输出最大电流一致。

对于线性电源,必须在电源的输出端,按照上图的方式添加反向保护二极管,即二极管的阴极连接到电源的正极,阳极连接到电源的负极。

但对于开关电源,反向保护二极管其实已经隐藏在的它的电路之中,如下图所示:

开关电源纹波的测量

要有效降低开关电源输出纹波我们首先得有个比较靠谱的测试方法,不能是由于测试方法的问题而导致的假波形是整改不好的

基本要求:使用示波器AC 耦合,20MHz 带宽限制,拔掉探头的地线

1,AC 耦合是去掉叠加的直流电压,得到准确的波形。

2,打开20MHz 带宽限制是防止高频噪声的干扰,防止测出错误的结果。因为高频成分幅值较大,测量的时候应除去。

3,拔掉示波器探头的接地夹,使用接地环测量,是为了减少干扰。很多部门没有接地环,如果误差允许也直接用探头的接地夹测量。但在判断是否合格时要考虑这个因素。

还有一点是要使用50Ω 终端。横河示波器的资料上介绍说,50Ω 模块是除去DC 成分,精确测量AC 成分。但是很少有示波器配这种专门的探头,大多数情况是使用标配100KΩ 到10MΩ 的探头测量,影响暂时不清楚。

上面是测量开关纹波时基本的注意事项。如果示波器探头不是直接接触输出点,应该用双绞线,或者50Ω 同轴电缆方式测量。

在测量高频噪声时,使用示波器的全通带,一般为几百兆到GHz 级别。其他与上述相同。

可能不同的公司有不同的测试方法。归根到底第一要清楚自己的测试结果。第二要得到客户认可。

关于示波器:

有些数字示波器因为干扰和存储深度的原因,无法正确的测量出纹波。这时应更换示波器。这方面有时候虽然老的模拟示波器带宽只有几十兆,但表现要比数字示波器好。有些品牌示波器生产公司还有专门分开测量上述两种纹波(噪声)的软件,可以看一下参考资料5。同样,关于示波器的接地,电源测试的相关知识,也可以看一下。

开关电源纹波整改的5个常用套路

对于开关纹波,理论上和实际上都是一定存在的。通常抑制或减少它的做法有五种:

1,加大电感和输出电容滤波

根据开关电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

同样,输出纹波与输出电容的关系:vripple=Imax/(Co×f)。可以看出,加大输出电容值可以减小纹波。

通常的做法,对于输出电容,使用铝电解电容以达到大容量的目的。但是电解电容在抑制高频噪声方面效果不是很好,而且ESR 也比较大,所以会在它旁边并联一个陶瓷电容,来弥补铝电解电容的不足。

同时,开关电源工作时,输入端的电压Vin 不变,但是电流是随开关变化的。这时输入电源不会很好地提供电流,通常在靠近电流输入端(以BucK 型为例,是SWITcH 附近),并联电容来提供电流。

上面这种做法对减小纹波的作用是有限的。因为体积限制,电感不会做的很大;输出电容增加到一定程度,对减小纹波就没有明显的效果了;增加开关频率,又会增加开关损失。所以在要求比较严格时,这种方法并不是很好。关于开关电源的原理等,可以参考各类开关电源设计手册。

2,二级滤波,就是再加一级LC 滤波器

LC 滤波器对噪纹波的抑制作用比较明显,根据要除去的纹波频率选择合适的电感电容构成滤波电路,一般能够很好的减小纹波。

采样点选在LC 滤波器之前(Pa),输出电压会降低。因为任何电感都有一个直流电阻,当有电流输出时,在电感上会有压降产生,导致电源的输出电压降低。而且这个压降是随输出电流变化的。

采样点选在LC 滤波器之后(Pb),这样输出电压就是我们所希望得到的电压。但是这样在电源系统内部引入了一个电感和一个电容,有可能会导致系统不稳定。关于系统稳定,很多资料有介绍,这里不详细写了。

3,开关电源输出之后,接LDO 滤波

这是减少纹波和噪声最有效的办法,输出电压恒定,不需要改变原有的反馈系统,但也是成本最高,功耗最高的办法。任何一款LDO 都有一项指标:噪音抑制比。是一条频率-dB 曲线,如右图是凌特公司LT3024 的曲线。

对减小纹波。开关电源的PCB 布线也非常关键,这是个很赫手的问题。有专门的开关电源PCB 工程师,对于高频噪声,由于频率高幅值较大,后级滤波虽然有一定作用,但效果不明显。这方面有专门的研究,简单的做法是在二极管上并电容C 或RC,或串联电感。

4,在二极管上并电容C 或RC

二极管高速导通截止时,要考虑寄生参数。在二极管反向恢复期间,等效电感和等效电容成为一个RC 振荡器,产生高频振荡。为了抑制这种高频振荡,需在二极管两端并联电容C或RC 缓冲网络。电阻一般取10Ω-100Ω,电容取4.7pF-2.2nF。

在二极管上并联的电容C 或者RC,其取值要经过反复试验才能确定。如果选用不当,反而会造成更严重的振荡。

对高频噪声要求严格的话,可以采用软开关技术。关于软开关,有很多书专门介绍。

5,二极管后接电感(EMI 滤波)

这也是常用的抑制高频噪声的方法。针对产生噪声的频率,选择合适的电感元件,同样能够有效地抑制噪声。需要注意的是,电感的额定电流要满足实际的要求。

围观 4
10

晶体二极管开关电路在数字系统和自动化系统里应用很广泛,在晶体二极管开关特性实验中,其开关转换过程中输出与输入存在时间上的延迟或者滞后,研究晶体二极管开关特性主要是研究其开关状态转换过程所需时间的长短。Microsemi公司研制的DQ系列二极管具有超快速软恢复等优点,极大地提高了晶体二极管的开关速度。随着技术的发展,新型的SiC肖特基势垒二极管与采用Si或GaAS技术的传统功率二极管相比,SiC肖特基二极管(SiC-SBD)可大幅降低开关损耗并提高开关频率。在AM-LCD中,用C60制作的势垒二极管作为有源矩阵的开关,其工作速度也很快。作为开关器件使用时,其由开到关或由关到开所需时间越短越好,因此,对于晶体二极管开关速度快慢的原因需要进行认真分析探讨。在此基础上通过简明的实验电路,依据晶体二极管的参数选择合适的脉冲信号和负载,能够很清楚地观察到二极管开关转换过程时间的延迟。

二极管开关特性

在数字电子技术门电路中,在脉冲信号的作用下,二极管时而导通,时而截止,相当于开关的“接通”和“关断”。二极管由截止到开通所用的时间称为开通时间,由开通到截止所用的时间称为关断时间。研究其开关特性,就是分析导通和截止转换快慢的问题,当脉冲信号频率很高时,开关状态变化的速率就高。作为一种开关器件,其开关的速度越快越好,但是二极管是由硅或锗等半导体材料通过特殊工艺制成的电子器件,有一个最高极限工作速度,当开关速度大于极限工作速度,二极管就不能正常工作。要使二极管安全可靠快速地工作,外界的脉冲信号高低电平的转换频率要小于二极管开关的频率。

如图1所示,输入端施加一脉冲信号Vi,其幅值为+V1和-V2。当加在二极管两端的电压为+V1,二极管导通;当加在二极管两端的电压为-V2,二极管截止,输入、输出波形如图2所示。二极管两端的电压由正向偏置+V1变为反向偏置-V2时,二极管并不瞬时截止,而是维持一段时间ts后,电流才开始减小,再经tf后,反向电流才等于静态特性上的反向漂移电流I0,其值很小。ts称为存贮时间,tf称为下降时间,ts+tf=trr称为关断时间。二极管两端的电压由反向偏置-V2变为正向偏置+V1时,二极管也不是瞬时导通,而是经过导通延迟时间和上升时间后才稳定导通,这段时间称为开通时间。显然二极管的导通和截止时刻总是滞后加于其两端高、低电平的时刻。二极管从截止转为正向导通的开通时间,与从导通转向截止时的关断时间相比很小,其对开关速度的影响很小,在分析讨论中主要考虑关断时间的影响。

二极管开关时间延迟原因分析

在半导体中存在两种电流,因载流子浓度不同形成的电流为扩散电流,依靠电场作用形成的电流为漂移电流。当把P型半导体和N型半导体靠近,在两种半导体的接触处,因为载流子浓度差就会产生按指数规律衰减的扩散运动。在扩散过程中,电子和空穴相遇就会复合,在交界处产生内电场,内电场会阻止扩散运动的进行,而促进漂移运动,最终,扩散运动和漂移运动达到动态平衡。当二极管两端外加电压发生变化时,一方面PN结宽窄变化,势垒区内的施主阴离子和受主阳离子数量会改变;另一方面扩散的多子和漂移的少子数量也会因电压变化而改变。这种情况与电容的作用类似,分别用势垒电容和扩散电容来表示。当二极管两端外加正向电压时,它削弱PN结的内电场,扩散运动加强,漂移运动减弱,扩散和漂移的动态平衡被破坏,扩散运动大于漂移运动,结果导致P区的多子空穴流向N区,N区的多子电子流向P区,进入P区的电子和进入N区的空穴分别成为该区的少子,因此,在P区和N区的少子比无外加电压时多,这些多出来的少子称为非平衡少子。在正向电压作用下,P区空穴越过PN结,在N区的边界上进行积累,N区电子越过PN结,在P区的边界上进行积累,这些非平衡少子依靠积累时浓度差在N区进行扩散,形成一定的浓度梯度发布,靠近边界浓度高,远离边界浓度低。空穴在向N区扩散过程中,部分与N区中的多子电子相遇而复合,距离PN结边界越远,复合掉的空穴就越多。反之亦然,电子在向P区扩散过程中,部分电子与P区中的多子空穴相遇而复合,距离PN结边界越远,复合掉的电子就越多。二极管正向导通时,非平衡少数载流子就会在边界附近积累,产生电荷存储效应。

当输入电压突然由高电平变为低电平时,P区存储的电子、N区存储的空穴不会瞬时消失,而是通过两个途径逐渐减少。首先在反向电场作用下,P区电子被拉回N区,N区空穴被拉回P区,形成反向漂移电流I0。其次与多数载流子复合而消失。在这些存储电荷突然消失之前,PN结势垒区宽度不变,仍然很窄,所以此时反向电流较大并基本上保持不变,还要持续一段时间后,P区和N区所存储的电荷已明显减少,势垒区才逐渐变宽,再经过一段下降时间,反向电流逐渐减小到正常反向饱和电流的数值I0,二极管截止,因此二极管关断时间又称为反向恢复时间。当输入电压突然由低电平变为高电平时,PN结将由宽变窄,势垒电容放电后二极管才会导通,导通时间比关断很短,可以忽略,流过二极管的电流随扩散存储电荷的增加而增加,逐步达到稳定值。

二极管在开关转换过程中出现的开关时间延迟,实质上是由于PN结的电容效应所引起,二极管的暂态开关过程就是PN结电容的充、放电过程。二极管由截止过渡到导通,相当于电容充电。二极管由导通过渡到截止,相当于电容放电。二极管结电容小,充、放电时间短,过渡过程短,则二极管的暂态开关特性就好,开关速度就快。延迟时间就是电容充放电荷所需要的时间,延迟时间的长短既决定于二极管本身的结构,也与外部电路有关。二极管PN结面积大,管内存储电荷就多,延迟时间就长。此外,外部电路所决定的正向电流大,存储电荷就会多,则关断时间就大;反向电流大,存储电荷消失得就快,则关断时间就小。为了提高开关速度,降低延迟时间,一般开关管结面积制作得比较小,使其存储电荷少,同时通过二极管内部的“掺金”,可以使存储电荷很快复合而消失,减小延迟时间。

晶体二极管开关转换过程实验观察

为了观察二极管的开关特性,可以按照图1所示电路进行实验。首先确定加于二极管两端的脉冲信号,其幅值和周期要合适,否则,就可能花费很长时间去调试才能观察到二极管的开关过程时间的延迟,还有可能导致二极管损坏。选择脉冲信号要根据二极管的主要工作参数,如二极管最大正向工作电流,二极管最大反向工作电压,反向恢复时间等。依据这些参数,确定脉冲信号的幅值。信号周期的选择一定要大于反向恢复时间trr,选取一定的负载连接电路,通过双踪示波器来观察二极管开关转换时间的延迟,分别改变信号周期和负载,记录多次的实验结果,进一步分析二极管开关转换过程延迟时间随脉冲信号周期和外部负载变化的关系。延迟时间对于二极管结面积和负载电阻均存在极小值,在设计开关电路时,二极管结面积和负载电阻应该选取该极值点对应的最佳值,N区长度也存在最佳值,理论上应为器件加载在所需临界击穿电压值而且刚好处于穿通状态时的长度值;P区和N区的长度没有太大的影响,但应稍大于各自的穿通长度,浓度则应尽量高,N区掺杂浓度越低越好。

结语

晶体二极管的结构决定了其作为开关使用时的特性,其在数字电子技术门电路中门的打开和关闭时需要一段时间,不同结构的管子其时间的长短是有差别的。随着现代电子技术的快速发展,要求晶体二极管的开关速度越来越快,因此,对器件结构和工作电路的设计要求也越来越高,在研究晶体二极管开关时间的延迟过程的实验中,输入信号的周期、幅度、电路负载对延迟时间的观察影响较大,一定的开关电路只有多次的实验,才能清楚地观察到二极管的开关转换过程时间的延迟。

来源:互联网

围观 8
14

简单、紧凑的瞬态高压保护解决方案,针对灵敏的汽车电路

2018年11月15日 - Littelfuse公司宣布推出TPSMB系列汽车用瞬态电压抑制(TVS)二极管最新产品,可防止灵敏的汽车电路因闪电和其他瞬态电压现象引起的瞬态高压而损坏。

最新推出的产品将该系列的击穿电压范围分别从7.5V提升至550V(单向设备)以及从10V提升至650V(双向设备)。 这些符合AEC-Q101标准的瞬态抑制二极管可提供600W的脉冲峰值功率耗损,采用标准DO-214AA SMB封装,是汽车应用中最流行的封装形式之一。 由于无需串联多个瞬态抑制二极管以提供适当保护,扩展后的TPSMB系列简化了印刷电路板的设计,并能提高可靠性。

扩展后的TPSMB系列瞬态抑制二极管的典型应用包括:
  •   HVAC系统中的IGBT有源箝位
  •   电动汽车的转换器/逆变器系统
  •   汽车蓄电池管理系统(BMS)中的串联蓄电池保护
  •   氙气前照灯点火器(针对双向零件)
  •   电子控制单元(ECU)
  •   汽车传感器
  •   BCM/LIN总线/CAN总线
  •   车载娱乐系统

“针对高压的TPSMB系列汽车用瞬态抑制二极管最新产品可为电路设计师提供单组件方案以替代串联多个瞬态抑制二极管,从而提供更高的瞬态电压保护水平。”Littelfuse电子产品业务部全球产品经理Charlie Cai表示。 “这不仅能简化印刷电路板的设计,还能提高设计的可靠性。”

TPSMB系列汽车用瞬态抑制二极管具备以下关键优势:
  •   符合AEC-Q101标准的汽车用产品非常适合需要高可靠性的应用。
  •   该系列产品具有600W的额定脉冲峰值功率耗损,是汽车应用的热门选择。
  •   紧凑型表面贴装(DO‑214AA SMB)可高效利用电路板空间。
  •   7.5V至650V的击穿电压范围可适应各种汽车设计要求以及IGBT有源箝位和氙气前大灯点火器的保护需求。

供货情况

TPSMB系列汽车用瞬态抑制二极管可提供DO-214AA SMB卷带封装,起订量3,000只。 您可通过全球各地的Littelfuse授权经销商索取样品。 如需了解Littelfuse授权经销商名录,请访问littelfuse.com。

更多信息

可通过以下方式查看更多信息: TPSMB系列汽车用瞬态抑制二极管产品页面。如有技术问题,请联系Littelfuse电子业务部汽车用瞬态抑制二极管全球产品经理Charlie Cai: ccai@littelfuse.com.

围观 8
781

作为一名电子工程师,对于电路不说必须要非常精通,但至少能够看得懂电路,知道电路保护器件的作用,在客户提出防护需求时,及时给出有效且具有实施性的整改意见。

电路保护元器件应用领域广泛,只要有电的地方就有安装电路保护元器件的必要,如各类家用电器、家庭视听及数码产品、个人护理等消费类电子产品、计算机及其周边、手机及其周边、照明、医疗电子、汽车电子、电力、工业设备等,涵盖人们生产生活的方方面面。

电路保护主要有两种形式:过压保护和过流保护。选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键,涉及到电路保护器件的选型,我们就必须要知道各电路保护器件的作用。在选择电路保护器件的时候我们要知道保护电路不应干扰受保护电路的正常行为,此外,其还必须防止任何电压瞬态造成整个系统的重复性或非重复性的不稳定行为。

防雷过压器件分为钳位型过压器件和开关型过压器件,开关型过压器件就是我们熟知的防雷器件:陶瓷气体放电管、半导体放电管和玻璃放电管;钳位型过压器件有瞬态抑制二极管、压敏电阻、贴片压敏电阻和ESD放电二极管;过流器件则以PTC元件自恢复保险丝为主,以下是其具体作用:

1.放电管的作用:放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级,起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用,放电管是通过将电压限制在较低的水平,从而起到保护作用。硕凯电子的放电管又分为气体放电管和固体放电管,气体放电管主要以陶瓷气体放电管和玻璃气体放电管为主,具体应用中放电管类别和型号的选择则需要工程师根据产品应用端口的防护等级以及相关选型参数来确定。

2.瞬态抑制二极管的作用:瞬态抑制二极管能以10的负12次方秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。

3.压敏电阻的作用:压敏电阻是一种限压型保护器件,电路保护中主要是利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。

4.贴片压敏电阻的作用:贴片压敏电阻主要用于保护元件和电路,防止在电源供应、控制和信号线产生的ESD。

5.ESD静电放电二极管的作用:ESD静电放电二极管是一种过压、防静电保护元件,是为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。ESD保护器件是用来避免电子设备中的敏感电路受到ESD(静电放电)的影响。可提供非常低的电容,具有优异的传输线脉冲(TLP)测试,以及IEC6100-4-2测试能力,尤其是在多采样数高达1000之后,进而改善对敏感电子元件的保护。

6.PTC自恢复保险丝的作用:电路正常工作时它的阻值很小(压降很小),当电路出现过流使它温度升高时,阻值急剧增大几个数量级,使电路中的电流减小到安全值以下,从而使后面的电路得到保护。当故障排除之后,PPTC元件很快冷却并将回复到原来的低电阻状态,这样又象一只新的PPTC元件一样可以重新工作了。

7.电感的作用:电磁的关系相信大家都清楚,电感的作用就是在电路刚开始的时候,一切还不稳定的时候,如果电感中有电流通过,就一定会产生一个与电流方向相反的感应电流(法拉第电磁感应定律),等到电路运行了一段时间后,一切都稳定了,电流没有什么变化了,电磁感应也就不会产生电流,这时候就稳定了,不会出现突发性的变故,从而保证了电路的安全,就像水车,一开始由于阻力转动的比较慢,后来慢慢趋于平和。电感还有一个作用就是通直流,阻交流,这个用的不多,我也不太清楚具体怎么用,等用到了再和大家分享

8.磁珠的作用:磁珠有很高的电阻率和磁导率,他等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。 他比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果,在以太网芯片上用到过。

再具体谈一下二极管基础知识-分类,应用,特性,原理,参数

二极管的特性与应用

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。

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、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管等。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。

一、根据构造分类

半导体二极管主要是依靠PN结而工作的。与PN结不可分割的点接触型和肖特基型,也被列入一般的二极管的范围内。包括这两种型号在内,根据PN结构造面的特点,把晶体二极管分类如下:

1、点接触型二极管
点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后,再通过电流法而形成的。因此,其PN结的静电容量小,适用于高频电路。但是,与面结型相比较,点接触型二极管正向特性和反向特性都差,因此,不能使用于大电流和整流。因为构造简单,所以价格便宜。对于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等一般用途而言,它是应用范围较广的类型。

2、键型二极管
键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔接或银的细丝而形成的。其特性介于点接触型二极管和合金型二极管之间。与点接触型相比较,虽然键型二极管的PN结电容量稍有增加,但正向特性特别优良。多作开关用,有时也被应用于检波和电源整流(不大于50mA)。在键型二极管中,熔接金丝的二极管有时被称金键型,熔接银丝的二极管有时被称为银键型。

3、合金型二极管
在N型锗或硅的单晶片上,通过合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。正向电压降小,适于大电流整流。因其PN结反向时静电容量大,所以不适于高频检波和高频整流。

4、扩散型二极管
在高温的P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,使单晶片表面的一部变成P型,以此法PN结。因PN结正向电压降小,适用于大电流整流。最近,使用大电流整流器的主流已由硅合金型转移到硅扩散型。

5、台面型二极管
PN结的制作方法虽然与扩散型相同,但是,只保留PN结及其必要的部分,把不必要的部分用药品腐蚀掉。其剩余的部分便呈现出台面形,因而得名。初期生产的台面型,是对半导体材料使用扩散法而制成的。因此,又把这种台面型称为扩散台面型。对于这一类型来说,似乎大电流整流用的产品型号很少,而小电流开关用的产品型号却很多。

6、平面型二极管
在半导体单晶片(主要地是N型硅单晶片)上,扩散P型杂质,利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成的PN结。因此,不需要为调整PN结面积的药品腐蚀作用。由于半导体表面被制作得平整,故而得名。并且,PN结合的表面,因被氧化膜覆盖,所以公认为是稳定性好和寿命长的类型。最初,对于被使用的半导体材料是采用外延法形成的,故又把平面型称为外延平面型。对平面型二极管而言,似乎使用于大电流整流用的型号很少,而作小电流开关用的型号则很多。

7、合金扩散型二极管
它是合金型的一种。合金材料是容易被扩散的材料。把难以制作的材料通过巧妙地掺配杂质,就能与合金一起过扩散,以便在已经形成的PN结中获得杂质的恰当的浓度分布。此法适用于制造高灵敏度的变容二极管。

8、外延型二极管
用外延面长的过程制造PN结而形成的二极管。制造时需要非常高超的技术。因能随意地控制杂质的不同浓度的分布,故适宜于制造高灵敏度的变容二极管。

9、肖特基二极管
基本原理是:在金属(例如铅)和半导体(N型硅片)的接触面上,用已形成的肖特基来阻挡反向电压。肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。其耐压程度只有40V左右。其特长是:开关速度非常快:反向恢复时间trr特别地短。因此,能制作开关二极和低压大电流整流二极管。

二、根据用途分类

1、检波用二极管
就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。

2、整流用二极管
就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,工作频率小于KHz,最高反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。分类如下:①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。

3、限幅用二极管
大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

4、调制用二极管
通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。

5、混频用二极管
使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。

6、放大用二极管
用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。

7、开关用二极管
有在小电流下(10mA程度)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用;2CK型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。

8、变容二极管
用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压, 使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。

9、频率倍增用二极管
对二极管的频率倍增作用而言,有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃(即急变)二极管的频率倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工作原理相同,但电抗器的构造却能承受大功率。阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管,从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短,因此,其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(转移时间)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能产生很多高频谐波。

10、稳压二极管
是代替稳压电子二极管的产品。被制作成为硅的扩散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作的。二极管工作时的端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分成许多等级。在功率方面,也有从200mW至100W以上的产品。工作在反向击穿状态,硅材料制作,动态电阻RZ很小,一般为2CW型;将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。

11、PIN型二极管(PIN Diode)
这是在P区和N区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质的半导体)构造的晶体二极管。PIN中的I是“本征”意义的英文略语。当其工作频率超过100MHz时,由于少数载流子的存贮效应和“本征”层中的渡越时间效应,其二极管失去整流作用而变成阻抗元件,并且,其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或直流反向偏置时,“本征”区的阻抗很高;在直流正向偏置时,由于载流子注入“本征”区,而使“本征”区呈现出低阻抗状态。因此,可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路中。

12、 雪崩二极管 (Avalanche Diode)
它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是栾的:利用雪崩击穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需要一定的时间,所以其电流滞后于电压,出现延迟时间,若适当地控制渡越时间,那么,在电流和电压关系上就会出现负阻效应,从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。

13、江崎二极管 (Tunnel Diode)
它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。其基底材料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的(即高浓度杂质的)。隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。发生隧道效应具备如下三个条件:①费米能级位于导带和满带内;②空间电荷层宽度必须很窄(0.01微米以下);简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。江崎二极管为双端子有源器件。其主要参数有峰谷电流比(IP/PV),其中,下标“P”代表“峰”;而下标“V”代表“谷”。江崎二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中(其工作频率可达毫米波段),也可以被应用于高速开关电路中。

14、快速关断(阶跃恢复)二极管 (Step Recovary Diode)
它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特点是:在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区,从而形成“自助电场”。由于PN结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在PN结附近具有电荷存贮效应,使其反向电流需要经历一个“存贮时间”后才能降至最小值(反向饱和电流值)。阶跃恢复二极管的“自助电场”缩短了存贮时间,使反向电流快速截止,并产生丰富的谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。

15、肖特基二极管 (Schottky Barrier Diode)
它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

16、阻尼二极管
具有较高的反向工作电压和峰值电流,正向压降小,高频高压整流二极管,用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。

17、瞬变电压抑制二极管
TVP管,对电路进行快速过压保护,分双极型和单极型两种,按峰值功率(500W-5000W)和电压(8.2V~200V)分类。

18、双基极二极管(单结晶体管)
两个基极,一个发射极的三端负阻器件,用于张驰振荡电路,定时电压读出电路中,它具有频率易调、温度稳定性好等优点。

19、发光二极管
用磷化镓、磷砷化镓材料制成,体积小,正向驱动发光。工作电压低,工作电流小,发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。

三、根据特性分类

点接触型二极管,按正向和反向特性分类如下。

1、一般用点接触型二极管
这种二极管正如标题所说的那样,通常被使用于检波和整流电路中,是正向和反向特性既不特别好,也不特别坏的中间产品。如:SD34、SD46、1N34A等等属于这一类。

2、高反向耐压点接触型二极管
是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的产品。使用于高压电路的检波和整流。这种型号的二极管一般正向特性不太好或一般。在点接触型锗二极管中,有SD38、1N38A、OA81等等。这种锗材料二极管,其耐压受到限制。要求更高时有硅合金和扩散型。

3、高反向电阻点接触型二极管
正向电压特性和一般用二极管相同。虽然其反方向耐压也是特别地高,但反向电流小,因此其特长是反向电阻高。使用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中,就锗材料高反向电阻型二极管而言,SD54、1N54A等等属于这类二极管。

4、高传导点接触型二极管
它与高反向电阻型相反。其反向特性尽管很差,但使正向电阻变得足够小。对高传导点接触型二极管而言,有SD56、1N56A等等。对高传导键型二极管而言,能够得到更优良的特性。这类二极管,在负荷电阻特别低的情况下,整流效率较高。

转自:EDN电子技术设计

围观 38
1000

器件提供双片、单相桥和单开关拓扑结构,并有各种电流和电压额定值可供选择

日前,Vishay Intertechnology, Inc.(NYSE 股市代号:VSH)宣布,拓宽其SOT-227封装电源模块产品线,将有七款新器件采用ThunderFET® 功率MOSFET和标准、FRED Pt®和沟槽式MOS势垒肖特基(TMBS®)二极管。Vishay 的这些模块提供双片、单相桥和单开关拓扑结构,并有多种额定电流和额定电压可供选择。

采用ThunderFET功率MOSFET的VS-FC420SA15和VS-FC270SA20单开关模块是Vishay首款电压分别为150V和200V的产品。这两款器件是高性能DC/DC转换器、电池充电器、AC电机驱动器和UPS的理想选择。提供可达400A的电流,在10V时低至1.93mΩ的导通电阻,以及250nC的栅极电荷。

Vishay首款SOT-227封装采用1200V绝缘标准恢复整流器模块的VS-RA160FA120和VS-RA220FA120型号针对电动车充电器以及单相、三相电桥的 OR-ing 应用进行了优化。双片器件具有高达220A的正向电流,低至0.26 ℃/W的结到管壳热阻,以及低至1.22V的正向压降。

Vishay的VS-UFH280FA30绝缘Hyperfast整流器模块采用FRED Pt二极管,是公司第一款采用双拓扑结构的300V电源,而VS-UFH60BA65则是公司首款Ultrafast单相桥器件。这些器件适用于焊机和UPS中的低压,高频逆变器以及充电站和开关模式电源的输出整流,其具有软恢复特性,快速反向恢复时间低至58ns,电流高达280A。

对于高频开关模式电源、DC/DC转换器和等离子切割器,Vishay 新的VS-QA300FA17绝缘型 TMBS 整流器模块是该公司首款具有 170V 额定功率的模块。该器件采用双拓扑结构,具有 300A 的电流,在 200A 时 具有0.98V 的低正向压降和每个管脚0.26 ℃/W (每个模块0.13 ℃/W)的低结到管壳热阻。

竞争产品的工作温度通常为 +150 ℃,而今天发布的功率MOSFET,Hyperfast和TMBS模块可提供高温性能达+175 ℃。这些器件符合RoHS标准并已获得UL认证。

设备规格表:
Vishay拓宽其 SOT-227 封装电源模块产品线,包括MOSFET 和标准、FRED Pt,TMBS 二极管

新电源模块的样片和成品现已供应,大额订单的交货期为12到14周。

相关产品白皮书:

http://www.vishay.com/ppg?96103 (VS-FC270SA20)

http://www.vishay.com/ppg?96060 (VS-FC420SA15)

http://www.vishay.com/ppg?96194 (VS-QA300FA17)

http://www.vishay.com/ppg?96330 (VS-RA160FA120)

http://www.vishay.com/ppg?96043 (VS-RA220FA120)

http://www.vishay.com/ppg?96136 (VS-UFH280FA30)

http://www.vishay.com/ppg?96135 (VS-UFH60BA65)

围观 2
1325

更低损耗和更快开关带来高能效、节省空间的方案和更低系统总成本

推动高能效创新的安森美半导体(ON Semiconductor,美国纳斯达克上市代号:ON),发布了碳化硅(SiC)肖特基二极管的扩展系列,包括专门用于要求严苛的汽车应用的器件。新的符合AEC-Q101车规的汽车级SiC二极管提供现代汽车应用所需的可靠性和强固性,以及等同于宽禁隙(WBG)技术的众多性能优势。

SiC技术提供比硅器件更佳的开关性能和更高的可靠性。SiC二极管没有反向恢复电流,开关性能与温度无关。极佳的热性能、增加的功率密度和降低的电磁干扰(EMI),减小的系统尺寸和降低的成本使SiC成为越来越多的高性能汽车应用的极佳选择。

安森美半导体的新的SiC二极管采用流行的表面贴装和通孔封装,包括TO-247、D2PAK和DPAK。FFSHx0120 1200伏特(V)第一代器件和FFSHx065 650 V 第二代器件提供零反向恢复、低正向电压、与温度无关的电流稳定性、极低漏电流、高浪涌电容和正温度系数。它们提供更高的能效,而更快的恢复则提高了开关速度,从而减小了所需的磁性元件的尺寸。

为了满足强固性要求,并在汽车应用恶劣的电气环境中可靠地工作,二极管的设计能够承受大的浪涌电流。它们还包含一种提高可靠性和增强稳定性的独特专利终端结构。工作温度范围为-55℃至175℃。

安森美半导体高级总监Fabio Necco说:“安森美半导体推出符合AEC车规的器件,扩展了肖特基二极管系列,为汽车应用带来SiC技术的显著优势,使客户能够达到这一行业对性能的严苛要求。SiC技术非常适用于汽车环境,提供更高的能效、更快的开关、更好的热性能和更高的强固性。在讲究节省空间和重量的领域,SiC更高的功率密度有助于减少整体方案的尺寸,以及更小的磁性器件带来的相关优势,受客户所欢迎。”

安森美半导体将在PCIM期间展示这些新的器件以及公司在宽禁带、汽车、电机控制、USB-C供电、LED照明等领域的方案和用于工业预测性维护应用的智能无源传感器(SPS)。

安森美半导体还将展示领先行业的先进SPICE模型,该模型易于受到程序参数和电路布局扰动的影响,因此相对于当前行业建模能力是一大进步。使用该工具,电路设计人员可提早在仿真过程评估技术,而无需经过昂贵和耗时的制造迭代。安森美半导体强固的SPICE预测模型的另一个好处是它可连接到多种行业标准的仿真平台端口。

欲了解关于安森美半导体在PCIM的更多信息,请访问 www.onsemi.cn/pcim

更多资源和文档:

碳化硅二极管登录页
碳化硅仿真模型
宽禁带演示视频

围观 6
1261

设备提供精准的信号探测,SMD封装尺寸仅为4.8mm×2.5mm,断面实现业界领先的超薄0.48mm

日前,Vishay Intertechnology, Inc.(NYSE 股市代号:VSH)宣布,推出了新的光电子产品系列,发布了一款全新的可见光敏感度增强型高速硅PIN光电二极管---VEMD8080。Vishay的新型号VEMD8080采用矩形4.8 mm×2.5 mm顶视表面贴合封装,并采用业界领先的0.48mm轻薄断面,比同类解决方案低0.37 mm。Vishay半导体VEMD8080具有快速开关时间和47 pF的低电容值,可用于在可穿戴设备和医疗应用中需求的精确信号检测。

今日发布的这款产品运用Vishay成熟的晶圆技术,凭借尺寸达4.5mm²的感光面积,以及超高的辐照感光度(28μA的反向光电流和0.2 nA的暗电流),可在较广的光谱范围内检测从350纳米到1100纳米的可见光和近红外辐射。对于绿色LED,VEMD8080的灵敏度相较上一代解决方案的标准水平提高了30%。

当与Vishay VLMTG1400等类似绿色LED搭配使用时,VEMD8080光电二极管的小尺寸和高灵敏度使其可以在诸如运动追踪器和智能手表等可穿戴设备中进行光学心率检测。在这些设备中,VEMD8080的矩形形状允许将若干个发光二极管放置在感光区域附近,以最大限度地提升信号强度。当与660nm和940nm双色发光二极管结合使用时,新的光电二极管完美适用于医疗监护仪中的SpO2测量。

VEMD8080具有±65°角的半感光度,-40°C~ +85°C的温度范围以及950nm波长的峰值灵敏度。该光电二极管符合RoHS标准,无卤素并获得Vishay Green环保标识,其根据J-STD-020标准提供的潮湿灵敏度等级(MSL)为4,车间寿命为72小时。

VEMD8080样品现已开始供应。批量供货将于2018年3月开始,大额订单的交货期为8到10周。产品演示板可从MikroElektronika和Vishay分销商处获得。

获取光电产品的最新视频以及产品信息,请访问Vishay的Opto Squad博客网站: www.vishayopto.com

围观 5
1313

单向或双向ESD和浪涌保护可选

Littelfuse公司,今日宣布推出两个符合AEC-Q101标准的瞬态抑制二极管阵列(SPA®二极管)系列。 AQHV和AQHV-C系列旨在提供特快熔断、高性能过电压保护器件,最适合用于电源接口、乘客充电接口以及LED照明模块和低速I/O。

Littelfuse宣布推出汽车用瞬态抑制二极管阵列

200W分立型AQHV系列(单向)和AQHV-C(双向)产品可保护敏感型设备免因静电放电(ESD)和其他过压瞬变而损坏。 这两个系列的产品均可安全吸收高于国际标准规定的最高级别的反复性静电放电而不会引起性能下降,并能以极低的箝位电压安全地耗散高达8A(AQHV12系列)的感应浪涌电流。

AQHV和AQHV-C系列瞬态抑制二极管阵列的典型应用包括:

  •  汽车电子设备的ESD保护
  •  LED照明模块
  •  移动/手持设备
  •  CAN总线(电传线控)
  •  LIN总线RS-232和RS-485接口
  •  通用低速I/O
  •  便携式仪表

“作为符合AEC-Q101要求的设备,AQHV和AQHV-C系列可在最恶劣的环境中确保达到最高的可靠性。”Littelfuse瞬态抑制二极管阵列(SPA®二极管)总监Tim Micun表示。 “这使其成为需要更换无源ESD保护器件或在印刷电路板上部署保护器件的设计师的绝佳选择。”

AQHV和AQHV-C系列瞬态抑制二极管阵列具有以下关键优势:

  •  高达±30kV的ESD保护和高达8A的浪涌保护可帮助设备制造商遵守并超越行业标准,延长设备寿命和系统正常运行时间。

  •  相比替代技术,较低的动态电阻可将钳位电压降低60%,是保护采用小型IC的现代电子产品的理想选择。

  •  结构中采用的硅二极管能够处理>1000 ESD震击或瞬态浪涌而不会降低性能,相比之下,替代技术则具有固有的内部磨损缺陷。

供货情况

AQHV和AQHV-C系列瞬态抑制二极管阵列提供SOD-882 (0402)表面安装式封装,并提供10,000只装卷带封装。 如需了解Littelfuse 授权销商名单,可访问 http://www.littelfuse.com/

更多信息

可通过以下方式查看更多信息: AQHV系列瞬态抑制二极管阵列产品页面 以及 AQHV-C系列SPA瞬态抑制二极管阵列产品页面。如有技术问题,请联系Littelfuse瞬态抑制二极管阵列总监Tim Micun:TMicun@littelfuse.com

围观 7
1690

页面

订阅 RSS - 二极管