二極管作為*基礎(chǔ)的晶體管，在電子電路應(yīng)用中無(wú)所不在，博主在電路小課堂專欄里面的電路總結(jié)，不管是電平轉(zhuǎn)換電路，電源自動(dòng)切換電路，防反接電路，都有二極管的影子。

雖然二極管很基礎(chǔ)，相對(duì)其他晶體管來(lái)說(shuō)它是簡(jiǎn)單的，但是他的種類繁多，不同的類型應(yīng)用場(chǎng)景也不相同，那么在我們平時(shí)電路設(shè)計(jì)上如何選擇合適的二極管，以及了解不同種類的二極管的應(yīng)用場(chǎng)景就很重要了。

那么既然要說(shuō)，那么博主肯定是老樣子，不將就！給它整到位了，從原理到應(yīng)用一網(wǎng)打盡。

說(shuō)明，本文的核心在于了解二極管的分類和應(yīng)用，說(shuō)明不同二極管的不同應(yīng)用場(chǎng)合，一些基礎(chǔ)的說(shuō)明會(huì)使用引用，但是博主還是會(huì)對(duì)每個(gè)部分做總結(jié)說(shuō)明。

開局一張圖 ：

二極管的伏安特性曲線圖 <3 是理解二極管應(yīng)用的核心

一、二極管基礎(chǔ)知識(shí)

首先我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下二極管，當(dāng)然這部分都是基礎(chǔ)介紹，知道與不知道并不影響二極管的應(yīng)用。

基礎(chǔ)知識(shí)說(shuō)明大部分為引用總結(jié)，博主會(huì)在每小章節(jié)的*后用總結(jié)的語(yǔ)言概括一下。

1.1 什么是二極管

基本的名詞解釋還是得用官方的話語(yǔ)：

其中了解一下 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。常見(jiàn)的半導(dǎo)體有硅（Si）和鍺（Ge）。二極管由半導(dǎo)體的材料制成，有硅二極管和鍺二極管之分。

二極管是一種由半導(dǎo)體材料制成的一種具有單向?qū)щ娦阅艿碾娮釉骷?/span>

1.2 二極管的組成

二極管就是由一個(gè)PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線及管殼封裝而成的。

其中 PN 結(jié)的解釋如下：

那么其中 P型半導(dǎo)體 和 N型半導(dǎo)體 的解釋，在 **認(rèn)識(shí)MOS管，一篇文章就夠了 一文中已經(jīng)簡(jiǎn)單介紹過(guò)了，這里截取文中圖片：

二極管就是由一個(gè)由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體形成的 PN 結(jié)加上相應(yīng)的電極引線及管殼封裝而成的。

1.3 二極管的原理

二極管的工作原理要說(shuō)清楚，需要從他的根本 PN 結(jié)說(shuō)起，從 PN 結(jié)形成的原理分析，還需要分析 P 型半導(dǎo)體的形成，N 型半導(dǎo)體的形成等等。

如果要實(shí)實(shí)在在的說(shuō)清楚，至少需要圖文并茂，如果能夠有視頻講解就更好了，博主這里參考了網(wǎng)上大量的文章和視頻，推薦幾個(gè)博主認(rèn)為說(shuō)明的比較細(xì)致的文章和視頻（本文的側(cè)重點(diǎn)還是在分類和應(yīng)用上，這個(gè)原理已經(jīng)有很多好的文章和視頻）：

二極管工作原理的文章：

二極管工作原理

二極管工作原理的視頻：

深入淺出講解二極管工作原理

二極管工作原理百度百科：

二極管工作的原理簡(jiǎn)單概括為： PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流; PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。 PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/span>

二、二極管特性

2.1 伏安特性曲線圖

我們通過(guò)二極管的伏安特性曲線圖，來(lái)分析說(shuō)明一下二極管的一些特性：

• 正向特性(外加正向電壓，上圖中X坐標(biāo)的正半部分)當(dāng)正向電壓超過(guò)某一數(shù)值后，二極管才有明顯的正向電流，該電壓值稱為導(dǎo)通電壓。 在室溫下，硅管的Ｖth約為0.5V，鍺管的Ｖth約為0.1V。 大于導(dǎo)通電壓的區(qū)域稱為導(dǎo)通區(qū)。 當(dāng)流過(guò)二極管的電流Ｉ比較大時(shí)，二極管兩端的電壓幾乎維持恒定，硅管約為0.6～0.8Ｖ（通常取0.7Ｖ），鍺管約為0.2～0.3V（通常取0.2Ｖ）。
• 反向特性(外加正向電壓，上圖中X坐標(biāo)的負(fù)半部分)在反向電壓小于反向擊穿電壓的范圍內(nèi)，由少數(shù)載流子形成的反向電流很小，而且與反向電壓的大小基本無(wú)關(guān)。 此部分為截止區(qū)。 由二極管的正向與反向特性可直觀的看出：①二極管是非線性器件；②二極管具有單向?qū)щ娦浴?
• 反向擊穿特性 當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值ＶBR時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象叫做二極管的反向擊穿。

2.2 溫度的影響

記住一句話就可以：

<3溫度升高會(huì)導(dǎo)致正向特性左移（導(dǎo)通電壓降低，正向壓降降低），反向特性下移（反向電流增加）。

2.3 關(guān)于擊穿

二極管擊穿分為電擊穿與熱擊穿，其中電擊穿過(guò)程是可逆的，熱擊穿是任何時(shí)候都需要避免的。

1、電擊穿

• 雪崩擊穿：PN結(jié)摻雜濃度低，所加反向電壓較高，擊穿電壓與濃度成反比（一般需要比較高的電壓>6V）。
• 齊納擊穿：PN結(jié)摻雜濃度高，所加反向電壓較低，阻擋層很薄，如穩(wěn)壓管(齊納二極管)

采取適當(dāng)?shù)膿诫s工藝，可將硅PN結(jié)的雪崩擊穿電壓可控制在8～1000V。而齊納擊穿電壓低于5V。

2、熱擊穿

在使用二極管的過(guò)程中，如由于反向電流和反向電壓過(guò)大，使得PN結(jié)功耗變大，超過(guò)PN結(jié)的允許功耗，溫度上升直到過(guò)熱使PN結(jié)擊穿的現(xiàn)象叫熱擊穿。

熱擊穿后二極管將發(fā)生長(zhǎng)久性損壞。

三、 二極管的參數(shù)

說(shuō)明，二極管的參數(shù)的介紹網(wǎng)上大部分文章都是粘貼復(fù)制，直接搬運(yùn)，而且博主參考了常用的二極管的產(chǎn)品手冊(cè)，有些還是對(duì)不上的= =！ 所以這里我根據(jù)自己使用的二極管手冊(cè)來(lái)說(shuō)明，當(dāng)然，只說(shuō)明一般應(yīng)用需要關(guān)注的參數(shù)。

二極管的參數(shù)在每一個(gè)二極管的手冊(cè)上面都有說(shuō)明，這里我使用常用的 1N4148WS 做個(gè)說(shuō)明：

正向連續(xù)電流和平均整流電流？

在平時(shí)的使用中，我一般只看 平均整流電流 這個(gè)參數(shù)，我是不會(huì)讓自己的負(fù)載設(shè)計(jì)超過(guò)二極管的平均整流電流的。

但是現(xiàn)在來(lái)說(shuō)明參數(shù)的時(shí)候，我確實(shí)對(duì)這里有點(diǎn)疑問(wèn)，翻譯過(guò)來(lái)這個(gè)正向連續(xù)電流到底是怎么一回事？后來(lái)仔細(xì)想了想，這個(gè)正向連續(xù)電流其實(shí)就是其他文中說(shuō)參數(shù)的 *大整流電流 IF（有錯(cuò)誤請(qǐng)指出）。 他居然是平均整流電流的1倍。 但是實(shí)際上使用起來(lái)，如果設(shè)計(jì)上不考慮冗余的話，電路也是容易出問(wèn)題的。

我這里的建議是，在設(shè)計(jì)的時(shí)候以平均整流電流為參考。

解決了這個(gè)疑問(wèn)，我們來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明一下二極管的主要參數(shù)：

1、Io(平均整流電流 PEAK Average Rectified Output Current)

這個(gè)參數(shù)其他文章都沒(méi)有特別說(shuō)明，但是我覺(jué)得我實(shí)際應(yīng)用中，更多的是參考這個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 就是電流部分，設(shè)計(jì)起來(lái)都會(huì)直接參考 平均整流電流 設(shè)計(jì)，所以下面的所說(shuō)的*大整流電流，肯定不會(huì)達(dá)到。

上圖中的二極管為 150mA。

2、IF(*大整流電流 Forward Continuous Current)

就是面二極管參數(shù)圖片中的 正向連續(xù)電流。二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)允許通過(guò)的*大正向電流值。我建議使用 Io 做參考，所以這里了解一下，關(guān)注電流的原因就是電流越大管子越熱。

注意！有些二極管上并沒(méi)有 IF 這個(gè)參數(shù)，只有 Io，此時(shí) Io 就可以認(rèn)為是*大整流電流。

上圖中的二極管為 300mA。

反向不重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓？

在上圖中，有一個(gè) Non-Repetitive Peak Reverse Voltage 反向不重復(fù)峰值電壓，我的備注為 *高反向工作電壓，還有一個(gè) Peak Repetitive Peak Reverse Voltage 反向重復(fù)峰值電壓，這兩個(gè)電壓怎么理解呢？

這里簡(jiǎn)單說(shuō)明一下：

Peak Repetitive Peak Reverse Voltage 反向重復(fù)峰值電壓 包括所有重復(fù)瞬態(tài)電壓，不包括不重復(fù)瞬態(tài)電壓。 通常是與電路相關(guān)，比如交流信號(hào)是正弦曲線，每個(gè)周期都會(huì)有一個(gè)*高點(diǎn)，這個(gè)*高點(diǎn)就可以說(shuō)是，重復(fù)峰值電壓。

Non-Repetitive Peak Reverse Voltage 反向不重復(fù)峰值電壓 不重復(fù)峰值電壓，通常由外部因素引起，半導(dǎo)體整流二極管兩端出現(xiàn)的任何不重復(fù)*大瞬時(shí)值的瞬態(tài)方向電壓。可以認(rèn)為就是二極管*高反向工作電壓。

首先從應(yīng)用上來(lái)看，在上圖中他們都相等，即便我們不知道細(xì)節(jié)也可以正常的使用這個(gè)二極管。 就算他們不相等，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候選取*小的就可以。

3、VRM (*高反向工作電壓 Repetitive peak reverse voltage)

二極管兩端允許施加的*大反向電壓。若大于此值，則反向電流(IR)劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模瑥亩鸱聪驌舸ＭǔＨ》聪驌舸╇妷?VBR)的一半作為(VRM)。

上圖中的二極管為 100V。

4、IR(反向電流 Reverse current)

反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和反向電壓作用下，流過(guò)二極管的反向電流。不同的反向電壓下的反向電流肯定是不一樣的。 反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶谩７聪螂娏髋c溫度密切相關(guān)，大約溫度每升高10℃，反向電流增大一倍。 硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。

上圖中的二極管 反向電壓為 75V 時(shí)，反向電流為 1uA， 反向電壓為 20V 時(shí)，反向電流為 25nA。

5、CT(結(jié)電容 Diode junction capacitance)

上文中的標(biāo)題是 Capacitance between terminals ，這個(gè)結(jié)電容的大小直接表示了 二極管的 頻率特性。 由于結(jié)電容的存在，當(dāng)頻率高到某一程度時(shí)，容抗小到使 PN 結(jié)短路。導(dǎo)致二極管失去單向?qū)щ娦裕荒芄ぷ鳎琍N 結(jié)面積越大，結(jié)電容也越大，越不能在高頻情況下工作。

現(xiàn)在的二極管手冊(cè)都會(huì)告訴你，在什么情況下二極管的結(jié)電容是多少，而不會(huì)直接給出工作頻率這個(gè)參數(shù)

上圖中的二極管 在 VR=0V,f=1MHz 的條件下，結(jié)電容的大小為 2pF。

6、IFSM(正向浪涌電流 Forward Surge Current)

浪涌電流，是允許流過(guò)的瞬間電流，超過(guò)這個(gè)值會(huì)損壞二極管。

上圖中的二極管的浪涌電流*大允許 2A電流不超過(guò)1us 或 1A電流不超過(guò) 1s。

7、trr(反向恢復(fù)時(shí)間 Reverse recovery time)

從正向電壓變成反向電壓時(shí)，電流一般不能瞬時(shí)截止，要延遲一點(diǎn)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是反向恢復(fù)時(shí)間。 這個(gè)參數(shù)決定了二極管的開關(guān)速度。

上圖中的二極管 在 IF=IR=10mA Irr=0.1XIR,RL=100? 的條件下，反向恢復(fù)時(shí)間為 4ns。

網(wǎng)上找了個(gè)圖做為參考：

二極管參數(shù)不止上面列舉的這些，但是實(shí)際一般使用，知道這些參數(shù)就已經(jīng)能夠**的進(jìn)行電路設(shè)計(jì)了。

四、二極管的判別

在我們實(shí)際使用中，二極管的種類封裝都很多，我們需要學(xué)會(huì)從樣子判斷一個(gè)二極管的正負(fù)極，以及使用萬(wàn)用表進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量。

4.1 外觀

1、一般來(lái)說(shuō)，普通二極管有橫桿或者色端標(biāo)識(shí)的極是負(fù)極。

在這里插入圖片描述

2、發(fā)光二極管判斷的話，長(zhǎng)腳是正極，短腳是負(fù)極。內(nèi)部大的是負(fù)極，小的是正極。

4.2 原理圖和PCB絲印

二極管有多種不同的分類（下面我們會(huì)說(shuō)明），他的原理圖圖標(biāo)也有些不同，大體上可以使用下列圖標(biāo)表示：

上面的原理圖表示的二極管不是優(yōu)良的，只是做個(gè)示例。

原理圖是很直觀的就能看出二極管的正負(fù)極，那么在PCB板上通過(guò)絲印，如何判別二極管正負(fù)極呢？

• 有缺口的一端為負(fù)極；
• 有橫杠或者雙杠的一端為負(fù)極；
• 三角形箭頭方向的一端為負(fù)極；

在這里插入圖片描述

4.3 萬(wàn)用表測(cè)量

在現(xiàn)在的萬(wàn)用表中，都有二極管檔位，所以測(cè)量的方式很簡(jiǎn)單：

萬(wàn)用表調(diào)整至二極管檔位，紅表筆接二極管 + 極，黑表筆接二極管 - 極，可以看到有一個(gè)電壓值，就個(gè)電壓值就是二極管的導(dǎo)通壓降（0.2~0.8V 不同二極管電壓值不同），反過(guò)來(lái)接，沒(méi)有電壓值顯示（無(wú)窮大）。

實(shí)際測(cè)量效果圖：

在不知道二極管方向的情況下，也可以根據(jù)此辦法測(cè)量出二極管的方向。

如果是發(fā)光二極管，紅表筆連接至發(fā)光二極管 + 極，黑表筆連接至 - 極，可以點(diǎn)亮發(fā)光二極管。

通過(guò)萬(wàn)用表，也可以判斷二極管的好壞！

總的來(lái)說(shuō)，外觀上看二極管的負(fù)極會(huì)有標(biāo)識(shí)（一般是橫桿），現(xiàn)在的萬(wàn)用表可以很方便的測(cè)量出正負(fù)極，和二極管的好壞。

五、二極管的封裝

單個(gè)二極管就2個(gè)引腳，封裝有什么好說(shuō)的呢？

如果是2個(gè)腳的封裝的二極管，確實(shí)沒(méi)有必要特別說(shuō)明，知道它的陰極陽(yáng)極即可正常使用。

這里需要特殊說(shuō)明的是3個(gè)或者多個(gè)引腳封裝的二極管（比如整流橋）：

在這里插入圖片描述

在上面的封裝中，都是由多個(gè)二極管的組成進(jìn)行封裝的，為什么會(huì)有這些類型的組合封裝的二極管呢？這就是我們要說(shuō)明的問(wèn)題。

1. 如果選擇多個(gè)獨(dú)立的二極管，即便型號(hào)一樣，生產(chǎn)廠家一樣，生產(chǎn)批次一樣，兩個(gè)二極管之間的性能特性，也會(huì)有一定的差異；
2. 使用上面組合形式封裝的二極管，相對(duì)來(lái)說(shuō)！ 是相對(duì)來(lái)說(shuō)，多個(gè)二極管之間的差異會(huì)比單獨(dú)的二極管小得多，在一些特除場(chǎng)合更能保證性能的一致性！
3. 再者，我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路的時(shí)候，因?yàn)椴季肿呔€問(wèn)題，使用獨(dú)立的二極管也會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)的二極管存在性能差異，如果使用上面組合形式封裝的二極管，可以避免這種不一致問(wèn)題的存在，減少電路問(wèn)題。

在電路設(shè)計(jì)時(shí)候，使用組合形式封裝的二極管比使用獨(dú)立元器件更加穩(wěn)定可靠，在某些特殊場(chǎng)合盡量使用組合封裝的二極管（ESD防護(hù)，橋堆）。