数模电路基础知识 —— 4. 常见电路符号说明（二极管）
时间：2022-09-13 18:30:00
文章目录
- 1. 二极管
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- 1.1. TVS二极管
- 1.2. 二极管肖特基（Schottky diode）
- 1.3. 隧道二极管（Tunnel Diode）
- 1.4. 变容二极管
1. 二极管
普通二极管的定义是正向导通，反向截止，类似于电阻器。由于不同的物理结构设计或不同的稀土材料，在普通二极管的基础上，还衍生出光电二极管、齐纳二极管等特殊二极管。
先说几个常见的:
| 符号 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
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普通二极管（Diode） | 可单向截止电流，如防止电流回流、电路保护、整流等。 |
| 齐纳二极管（Zener Diode） | 又称稳压二极管，虽然具有与普通二极管相同的单向导通能力，但由于反接时在一定电压下会出现崩溃效应，因此供电电压可以保持在一定的合理范围内，保护计算机。 | |
| 发光二极管（Light Emitting Diode） | 与普通二极管相比，其耐压值一般不高，但通电时会发光。因此，它可以用作电路中的照明或工作状态指示灯。 | |
| 光电二极管（Photodiode） | 它是一种光探测器，可以根据使用方式将光转换为电流或电压信号。传统的太阳能电池通过大面积的光电二极管产生电能。 |
光电二极管相对特殊，其位置通常与发光二极管配合，形成光耦合器，保护电路。
以下是一些特殊但常见的二极管
1.1. TVS二极管
TVS管也叫 二极管压抑制二极管，其功能类似于稳压二极管，但其响应速度超过稳压二极管，主要用于精密电路的供电输入端，抑制浪涌。例如，对于以下电路，
优点：
- 响应时间快：可达到相应时间ps是限压浪涌保护装置中最快的。
- 低结电容：根据其制造工艺，大致可分为两种类型，高结电容TVS一般几百-几千pF低结电容器的数量级TVS一般在几pF-几十pF的数量级。一般分立式TVS结电容高，表贴式TVS低结电容。在高频信号线中，应主要选择低结电容TVS管。
- 当通过时，非线性特性优于压敏电阻：TVS管道过电流增加是，TVS钳位电压的上升速度比压敏电阻慢，因此可以获得比压敏电阻低的残压输出，将浪涌限制在较低的电压下。
- 反向泄漏电流低：一般uA级别，几uA~几百uA之间。
缺点：
- 与压敏电阻、气体放电管等浪涌保护装置相比，反向击穿电压较低。
- 通流容量低：限压浪涌保护装置中最小，只能用于最终的精细保护1。
因为没有强制性规定TVS管道和齐纳管的区别，所以在大多数情况下，它们使用相同的电路符号，所以区分它们的主要方法是在电路原理图上注意不同的型号。TVS除单极结构外，还有双极结构
双极型TVS管道的功能等于两个单极型TVS管串联在一起。
1.2. 二极管肖特基（Schottky diode）
由于硅管有充放电时间，普通二极管充放电时间长，无法在高速电路上有效切换。因此，物理学家肖特基后来提出了一种应用 低压、高速 电路中的二极管，又称肖特基二极管。
肖特基二极管的电路符号和Zener二极管非常相似，但请注意，它右侧的符号是一个S。肖特基二极体的导通电压很低。电流过时，一般二极管会产生约 0.7-1.7 伏特的电压降，但只有肖特基二极管的电压降 0.15-0.45 因此，伏特可以提高系统的效率。
一般二极管的反向恢复时间在几百左右nS，如果高速二极管低于100 nS，肖特基二极管没有反向恢复时间，所以小信号肖特基二极管的切换时间约为几十个 pS，特殊的大容量肖特基二极管切换时间也才数十 pS。由于一般二极管在反向恢复时间内由反向电流引起EMI噪声。
肖特基二极管可立即切换，无反向恢复时间和反相电流问题2。
1.3. 隧道二极管（Tunnel Diode）
又称江崎二极管、隧道穿透效应二极管、隧道穿透二极管极管，是一种可高速切换的二极管，其切换速度可达微波频率范围，其原理是利用量子穿隧效应。
这种二极管是由高掺杂的PN接头形成（空缺区域通常只有10奈米宽）。常用材料包括锗、砷化镓等窄能间隙材料。由于高掺杂会对晶格造成损坏，会增加能间隙之间的缺陷。此外，窄能间隙材料可以减少量子穿孔的障碍，从而增加量子穿孔的电流。隧道二极管常用于频率转换器和探测器。由于隧道二极管的负微分电阻，也可用于振荡器、放大器和开关电路的迟滞3。
其电路符号为：
1.4. 变容二极管
变容二极管(Varactor Diodes)又称 “可变电抗二极管”，在电路中被当作可变电容使用。可在高频电路中用作自动调谐、调频、调相等。
其电路符号为
那么，如何理解变容二极管是如何工作的：
首先，在不增加反向电压的时候，它等效于
如果此时增加一点反偏电压时，它就会减少PN结中的电容量，等效于电容空隙增大4
如果继续增大电压，“电容板空隙继续增大”
这就是为什么 变容二极管 其实等效于可调电容的原因。
https://blog.csdn.net/DIYfashaoyou/article/details/62486342 ↩︎
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%82%96%E7%89%B9%E5%9F%BA%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1 ↩︎
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9A%A7%E9%81%93%E4%BA%8C%E6%A5%B5%E9%AB%94 ↩︎
https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%98%E5%AE%B9%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/10864951 ↩︎
