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二极管的特性关系

时间:2021-04-14 二极管

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【导读】普通极管,电子元件当中,一种具有两个电极的装置,只允许电流由单一方向流过,许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管(Varicap Diode)则用来当作电子式的可调电容器

由于二极管具有单向导电性,因此在许多电路中得到了广泛的应用。但是我们真的了解二极管特性之间的关系吗?如果对二极管的导通电压和反向漏电流以及导通电流、环境温度等进行跟踪,那么就可以一起了解小串联二极管特性之间的关系,正确合理的选择。
 
我们都知道,在选择二极管时,主要关注二极管的正向导通压降、反向耐压、反向泄漏电流等,但在不同电流、不同反向电压和不同环境温度下,它们之间的关系却很少。在电路设计中,了解这些关系对于选择合适的二极管,特别是在功率电路中具有重要意义。接下来,我将通过sm360a(肖特基晶体管)的测量数据,与大家分享二极管的鲜为人知的特性关系。
 
二极管的特性关系
 
二极管的特性详解
二极管的特点是单向导电。在电路中,电流只能从二极管的正面流入,而从负面流出。
 
二极管的正向特性:
 
在电子电路中,二极管通过将阳极连接到高电位端,将阴极连接到低电位端而导通。这种连接称为正向偏置。当二极管两端施加的直流电压很小时,二极管仍然不能导通,流经二极管的正向电流非常微弱。只有当直流电压达到一定值(这个值称为“阈值电压”,锗二极管约为0.2V,硅二极管约为0.6V)时,二极管才能直接导通。接通后,二极管两端的电压基本保持不变(锗二极管约为0.3V,硅二极管约为0.7V),称为二极管的“正向压降”。
 
二极管反向特性:
 
在电子控制电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时通过二极管中几乎可以没有工作电流流过,此时二极管发展处于截止目前状态,这种网络连接管理方式,称为中国反向偏置。二极管处于一种反向偏置时,仍然可能会有自己微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。当普通二极管两端的反向输出电压不断增大到某一具体数值,反向电流会急剧增加增大,二极管将失去单方向导电材料特性,二极管会反向热击穿而损坏。
 
稳压二极管:稳压二极管是一种特殊的表面接触半导体硅二极管,其伏安特性曲线与普通二极管相似,但反向击穿曲线较陡,工作在反向击穿区域。
 
二极管的特性关系
 
二极管的特性关系
1、压力下降的积极指导与当前的关系
 
当在二极管两端施加正偏置电压时,内部电场区域变窄,一个大的正扩散电流可以通过 pn 结。只有当正向电压达到一定值(称为阈值电压,锗管约为0.2 v,硅管约为0.6 v)时,二极管才能打开。但是二极管的传导电压降是常数吗?这和前扩散电流有什么关系?Sm360a 二极管的导通电流与导通电压降之间的关系在室温下由图1所示的测试电路进行测试。图2所示曲线如下: 导通压降与导通电流成正比,浮动压差为0.2 v,虽然从轻载导通电流到额定导通电流的电压差仅为0.2 v,但它不仅影响功率二极管的效率,而且还影响二极管的温升,尽量选择一个较小的导通压降,额定工作电流比实际电流双倍的二极管。
 
二极管的特性关系
图1二极管导通压降测试电路
 
二极管的特性关系
图2传导压降与传导电流的关系
 
2.正导向压降与环境温度的关系。
 
在产品开发过程中,高温低温环境对电子元器件的影响是影响产品稳定性的最大障碍。环境温度对大多数电子元器件的影响无疑是巨大的,二极管当然也不例外,在高低温环境下通过SM360A测量的数据表1和图3关系曲线可以知道:二极管对压力下降和环境温度成正比。虽然在-45摄氏度的环境温度下最大压力下降并不影响二极管的稳定性,但在75摄氏度的环境温度下,房屋温度已超过数据表中给出的125摄氏度,二极管必须在75摄氏度下使用。这也是为什么在某个高温点需要切断电源的因素之一。
 
二极管的特性关系
表1传导压降和传导电流测试数据
 
二极管的特性关系
图3在线压降与环境温度的关系
 
3.二极管漏电流与反向电压的关系
 
在二极管两端加反向工作电压时,其内部控制电场区域变宽,有较少的漂移电流可以通过PN结,形成一个我们自己所说的漏电流。漏电流同时也是企业评估二极管性能的重要特征参数,二极管漏电流过大不仅能够使其提高自身温升高,对于系统功率模块电路设计来说也会影响其效率,不同发展反向电压下的漏电流是不同的,关系管理如图4所示:反向电压愈大,漏电流密度越大,在常温下肖特基管的漏电流可忽略。
 
二极管的特性关系
图4反向电压与漏电流关系曲线
 
4、二极管泄漏电流与环境温度的关系
 
实际上,环境温度对二极管漏电流的影响最大。额定背压下的试验关系曲线如下图5所示,由此可知温度越高,泄漏电流越大。此时的漏电流是导致二极管外壳在额定电流下达到125℃的两个主要因素之一。只有降低反向电压和正向导通电流,才能降低二极管的工作温度。
 
二极管的特性关系
图5 泄漏电流与环境温度之间关系的曲线
 
5、二极管进行反向恢复工作时间
 
如图6所示,二极管的反向进行恢复工作时间为电流可以通过一个零点由正向影响转换成反向,再由反向转换到管理规定低值的时间以及间隔,实际上是释放二极管在正向导通期间向PN结的扩散电容中储存的电荷。反向恢复发展时间我们决定了二极管能在多高频率的连续脉冲下做开关设备使用,如果企业反向脉冲的持续学习时间比反向恢复时间短,则二极管在正向、反向均可导通就起不到开关的作用。PN结中储存的电荷量与反向电压实现共同研究决定了反向恢复生产时间,而在这些高频脉冲下不但会使其产生损耗加重,也会引起学生较大的电磁环境干扰。所以他们知道二极管的反向恢复活动时间是否正确方法选择二极管和合理规划设计系统电路是必要的,选择二极管时应尽量自己选择PN结电容小、反向恢复时间短的,但大多数都是厂家都不能够提供该参数信息数据。
 
二极管的特性关系
图6二极管恢复时间示意图
 
6、二极管反向电压边缘的含义
 
我们都知道二极管有反向击穿极限电压。大多数二极管制造商还没有将其写入数据手册。然而,在大多数情况下,为了节省成本,不可能将二极管反向电压降低到50%左右。因此,反向电压裕度是否足够,这有助于评估二极管应减少多少反向电压是正确的。从下表可以看出,反向电压的裕度不是网上所说的额定反向电压的2-3倍。
 
当泄漏电流变异时,膝盖反向电压是反向电压点。(在室温下的电压点,泄漏电流突然增加了几十倍,例如:SM360A二极管泄漏电流在78V是20亩:A,但在79V泄漏电流是2 mA,79V是膝盖反向电压)膝盖反向电压虽然没有完全穿透二极管,但严重影响了二极管的正常使用。在高温下,泄漏电流更容易发生突变,此时膝盖反向电压较低。因此,二极管的反向电压应降低到多少更正确、更合理,还要从材料使用环境温度和实际使用电流来测试膝盖反向电压值,然后确定边距减值。
 
二极管的特性关系
表2二极管反向电压测试数据
 
好的电路进行设计人员在对二极管参数的选择时,不仅要考虑常温的参数,也要充分考虑在高低温环境下的一些突变参数。知道二极管的这些产品特性影响关系管理往往会给企业工程师的选管以及控制电路出现故障的分析带来事半功倍的效果。
 
 
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