工作原理
半導體二極體導通時相當於開關閉合(電路接通),截止時相當於開關打開(電路切斷),所以二極體可作開關用,常用型號為1N4148。由於半導體二極體具有單嚮導電的特性,在正偏壓下PN結導通,在導通狀態下的電阻很小,約為幾十至幾百歐;在反向偏壓下,則呈截止狀態,其電阻很大,一般矽二極體在10ΜΩ以上,鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性,二極體將在電路中起到控制電流接通或關斷的作用,成為一個理想的電子開關。
以上的描述,其實適用於任何一支普通的二極體,或者說是二極體本身的原理。但針對於開關二極體,最重要的特點是高頻條件下的表現。
高頻條件下,二極體的勢壘電容表現出來極低的阻抗,並且與二極體並聯。當這個勢壘電容本身容值達到一定程度時,就會嚴重影響二極體的開關性能。極端條件下會把二極體短路,高頻電流不再通過二極體,而是直接繞路勢壘電容通過,二極體就失效了。而開關二極體的勢壘電容一般極小,這就相當於堵住了勢壘電容這條路,達到了在高頻條件下還可以保持好的單嚮導電性的效果。
工作特性
開關二極體從截止(高阻狀態)到導通(低阻狀態)的時間叫開通時間;從導通到截止的時間叫反向恢復時間;兩個時間之和稱為開關時間。一般反向恢復時間大於開通時間,故在開關二極體的使用參數上只給出反向恢復時間。開關二極體的開關速度是相當快的,像矽開關二極體的反向恢復時間只有幾納秒,即使是鍺開關二極體,也不過幾百納秒。
開關二極體具有開關速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點,廣泛套用於電子設備的開關電路、檢波電路、高頻和脈衝整流電路及自動控制電路中。
開關種類
開關二極體分為普通開關二極體、高速開關二極體、超高速開關二極體、低功耗開關二極體、高反壓開關二極體、矽電壓開關二極體等多種。
普通開關二極體
常用的國產普通開關二極體有2AK系列鍺開關二極體,表4-8為2AK系開關二極體的主要參數。
高速開關二極體
高速開關二極體較普通開關二極體的反向恢復時間更短,開、關頻率更快。
常用的國產高速開關二極體有2CK系列。
進口高速開關二極體有1N系列、1S系列、1SS系列(有引線塑封)和RLS系列(表面安裝)。
超高速開關二極體
常用的超高速二極體有1SS系列(有引線塑封)和RLS系列(表面封裝)。
低功耗開關二極體
低功耗開關二極體的功耗較低,但其零偏壓電容和反向恢復時間值均較高速開關二極體低。
常用的低功耗開關二極體有RLS系列(表面封裝)和1SS系列(有引線塑封)。
高反壓開關二極體
高反壓開關二極體的反向擊穿電壓均在220V以上,但其零偏壓電容和反向恢復時間值相對較大。
常用的高反壓開關二極體有RLS系列(表面封裝)和1SS系列(有引線塑封) 。
矽電壓開關二極體
矽電壓開關二極體是一種新型半導體器件,有單向電壓開關二極體和雙向電壓開關二極體之分,主要套用於觸發器、過壓保護電路、脈衝發生器及高壓輸出、延時、電子開關等電路。
單向電壓開關二極體也稱轉折二極體,郵PnPN四層結構的矽半導體材料組成,其正向為負阻開關特性(指當外加電壓升高到正向轉折電壓值時,開關二極體由截止狀態變為導通狀態,即由高阻轉為低阻),反向為穩定特性。雙向電壓二極體由NPnPN五層結構的矽半導體材料組成,其正向和反向均具有相同的負阻開關特性。