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二极管分类及用途

news 2025/7/3 22:15:39

二极管分类及用途

通用开关二极管

特点：电流小，工作频率高

选型依据：正向电流、正向压降、功耗，反向最大电压，反向恢复时间，封装等

类型：BAS316 ; IN4148WS

应用电路:

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说明：应用于低电平复位电路中，当电源快速断电再上电时，电容C1可能来不急放电，造成电流流到NRST引脚，造成复位异常，开关二极管D1提供电容C1的快速放电回路，让MCU进行可靠复位。

通用整流二极管

特点：电流大，工作频率低

选型依据：正向电流、正向压降、功耗，反向最大电压，封装等

手册阅读：IN4007

应用电路：开关电源整流电路

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说明：四个二极管组成一个整流桥，将交流电经过整流桥整流，再滤波成直流电。

肖特基二极管

1、定义
肖特基二极管不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。

2、优缺点
优点：开关频率高，正向压降低（低至0.2V，电流越大，压降越大）

缺点：反向击穿电压低（不能用在大电压场合，如AC-DC整流），反向漏电流偏大（温度越高，漏电流越大，低功耗场合要注意）

3、应用场合
肖特基二极管的结构及特点使其适合于在高频、低压、大电流的应用场合，比如BUCK降压的续流二极管，BOOST升压的隔离二极管等。

4、选型依据
正向电流、正向压降、功耗，反向最大电压，封装等

5、数据手册分析——DSK34

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应用电路：

1、

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说明：肖特基应用于电源防反接与电源隔离中。如果电源电流太大，如3A，则一般会用MOS管，而不用肖特基二极管，电流不大时为了降低成本，则可以用肖特基二极管

2、

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说明：肖特基二极管D14，应用于BUCK拓扑的续流二极管，芯片SW引脚输出开关信号，当SW引脚关闭时，由于电感L4的电流不能突变，需要加续流二极管与电感组成回路，电流流过D15发光二极管后，经过GND和D14回到电感，符合高频（开关信号）、低压（电源输入电压28V，DSK34最大反向电压40V）、大电流（输出3A）场合。

3、

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说明：肖特基二极管D1，提供电机线圈电感的续流路径，符合高频、低压、大电流场合。

发光二极管

1、定义

LED（Light-Emitting-Diode）中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为光能的半导体，主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。

当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。

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2、应用场合

在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

数码管，LED点阵，LED广告屏，LED显示屏等均是LED灯构成的。

3、选型依据

颜色：红，绿，蓝，黄，白，三基色等

封装：单颗(贴片，插件)，数码管(各种尺寸)，点阵，定制等

功率：小功率，大功率

亮度：普通亮度，高亮度

4、使用注意事项

正向压降：发光二极管的正向压降大致在1.5V至3.3V。红色的1.6V至1.8V；绿色的2V至2.4V；蓝色/白色的3V至3.3V

正向电流：小功率的一般最大20mA，使用时需要串联限流电阻。

5、应用电路

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说明：系统电源指示灯，电流 I = (5V - 1.6V)/ 10k = 0.34mA，即流过发光二极管的电流为0.34mA

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数码管的一个数字由8个LED组成，如果阴极全部接在一起则是共阴，如果阳极全部接在一起则是共阳，通过片选信号选择哪一个数码管，通过段选信号选择数码管的哪一段亮

稳压管

1、定义

稳压二极管（又叫齐纳二极管）是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。

稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内(或者说在一定功率损耗范围内)，两端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。

稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。

注意：稳压管需要反接才能起到稳压作用，正接的话就是个二极管

2、参数选型

数据手册

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Vz：稳压值，比如LM3Z5V1T1G型号击穿后的稳压值为5.1V，最小是4.8V，最大是5.4V，会有个0.3V的误差，需要根据电路来选择合适的稳压值

@Izt：反向电流，稳压管击穿后允许通过的最大反向电流值，LM3Z5V1T1G型号为5mA，实际使用时，不可以超过反向电流值，需要串联电阻限流。公式：l = (Vin - Vz)/R< lz

3、稳压二极管伏安特性曲线

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Vz：反向击穿电压

VR：反向电压

IR：反向漏电流

IZT：反向电流

IF：正向电流

VF：正向电压

稳压二极管伏安特性曲线与普通二极管类似，如果稳压二极管正接，就是普通二极管的作用，反接就是稳压作用

4、应用电路

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稳压二极管稳压值为6V，当12V电源电流流稳压二极管时，稳压二极管被击穿，其两端的电压会被稳压在6V，所以2Ω的R1电阻有3A电流流过，6Ω的R2电阻有1A的电流流过，还有2A电流就从稳压二极管流过

注意：R1电阻是限流电阻，将流过稳压二极管的电流降低，避免烧毁二极管，该限流电阻必不可缺，R2电阻是负载电阻

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R2的阻值改变，计算过程同理

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在该电路中，MOS管的Vgs电压等于R29和R31的电阻分压，假如VIN输入28V，则A点电压为(R31/(R29+R31)) x VIN = (100k/(100k+100k)) x 28V = 14V，14V电压会把MOS管给烧坏，所以需要在R29电阻上并联一个稳压二极管，型号为LM3Z7V5T1G，稳压值为7.5V，28V电流过来会击穿稳压二极管，稳压二极管将R29两端的电压稳压在7.5V，所以A点电压为7.5V，则MOS管的Vgs电压也为7.5V，防止烧坏

5、稳压二极管的限制

一、不适合大负载场景。稳压二极管的带载能力比较弱，如果负载电流大，则稳压二极管功率过大会烧毁二极管，一般适用于负载几十毫安的场景

二、缺乏反馈，输出不稳定。负载跳变和输入电源的跳变都会引起输出电压的波动

TVS管

1、定义

TVS管，全称瞬变电压抑制二极管，是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同。当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压钳位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

2、伏安特性曲线

单向TVS管

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当给TVS管施加反向电压，在电压到达V_RWM时，TVS管的漏电流很小，大概1.5uA左右，V_RWM就是最大工作电压，对应的I_R就是漏电流，设备的工作电压一定要少于V_RWM，当电压超过V_RWM时，漏电流I_R急剧增大，这意味着能耗的损失较大

当电压增加到V_BR时，TVS管开始击穿，所以V_BR叫做击穿电压，击穿后电流急剧增加

当电压增加到V_C，V_C是钳位电压，不同型号的TVS管的钳位电压不一样，假如这里的钳位电压为11V，则当有尖峰电压时，TVS管会将电压钳位在11V，从而保护后面的电路不受高压损坏，钳位电压对应的IPP就是最大反向脉冲峰值电流，意思就是TVS处于钳位电压时，它能流过的最大电流，如果超过这个电流则TVS管可能会发生损坏

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所以设备的最大工作电压要大于V_C，因为当TVS管将尖峰电压钳位在Vc时，如果设备的最大工作电压大于Vc，则设备能正常工作，如果设备的最大工作电压小于Vc，那Vc还是会损坏设备。

（意思就是尖峰电压和钳位电压Vc都大于了设备的工作电压，那TVS管将尖峰电压钳位在Vc，只不过将高压降低了一点，但对设备来说还是高压，就会烧毁设备）

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Vc乘以I_PP，就是反向脉冲峰值功率P_PP，如果可能出现的尖峰电压的功率是1000W，则在选型时，就要选TVS管的PPP大于1000W的，否则TVS管会被击穿

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双向TVS管

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分析上图可知：双向TVS正反特性相同，使用时不需要注意方向，并联在电路中可以抑制浪涌。但单向TVS管正反特性不同，正向导通压降很低，没法做浪涌保护，我们需要使用反向击穿部分的特性，并联在电路中时，正极接单向TVS管的负极。

双向TVS管可以抗正浪涌和负浪涌，单向TVS管只能抗正浪涌

3、电路应用

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说明：双向TVS管应用于电源输入，抑制浪涌。

注意：此处如果使用单向TVS管，必须放置在防反接肖特基二极管D12的后面，否则的话，电源反接，单向TVS管刚好正接，正向导通电流很大，将烧毁单向TVS管。

由此可知

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说明：单向TVS管应用于抑制尖峰干扰电压，避免损坏GPRS模块。因为这里是内部电源，所以不存在接反情况，所以使用单向TVS管

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