信號二極管參數(shù)及陣列說明

信號二極管是小型雙端子，在正向偏置時傳導(dǎo)電流，在反向偏置時阻止電流流動

半導(dǎo)體信號二極管是一個小的非線性通常用于電子電路的半導(dǎo)體器件，其中涉及小電流或高頻，例如無線電，電視和數(shù)字邏輯電路。

信號二極管，有時也稱為點(diǎn)的舊名稱與其較大的功率二極管相比，接觸二極管或玻璃鈍化二極管的物理尺寸非常小。

通常，小信號二極管的PN結(jié)封裝在玻璃中以保護(hù)PN結(jié)，并且通常在其一端具有紅色或黑色帶，以幫助識別哪一端是陰極端子。所有玻璃封裝信號二極管中使用最廣泛的是非常常見的 1N4148 及其等效的 1N914 信號二極管。

小信號和開關(guān)二極管有與整流二極管相比，功率和電流額定值更低，約為150mA，最大功率為500mW，但它們在高頻應(yīng)用或處理短時脈沖波形的削波和開關(guān)應(yīng)用中可以更好地工作。

特性對于鍺和硅類型，信號點(diǎn)接觸二極管的信號是不同的，并且給出如下：

1。鍺信號二極管 - 這些具有較低的反向電阻值，在結(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生較低的正向電壓降，通常僅為0.2至0.3V，但由于結(jié)構(gòu)面積較小，因此具有較高的正向電阻值。

<跨度> 2。硅信號二極管 - 它們具有非常高的反向電阻值，并在結(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生約0.6至0.7v的正向電壓降。它們具有相當(dāng)?shù)偷恼螂娮柚?，使它們具有正向電流和反向電壓的高峰值?/p>

任何類型二極管的電子符號都是帶有條形或線條的箭頭最后，下面將舉例說明穩(wěn)態(tài)VI特性曲線。

硅二極管VI特性曲線

箭頭始終指向傳統(tǒng)電流流過二極管的方向，這意味著二極管僅在正電源連接到陽極（ a ）端子時才會導(dǎo)通并且負(fù)電源連接到陰極（ k ）端子，因此僅允許電流僅在一個方向上流過它，更像是單向電動閥，（正向偏置條件）。

然而，我們從前面的教程中知道，如果我們在另一個方向連接外部能源，二極管將阻止流過i的任何電流t，而是像開關(guān)一樣，（反向偏置條件），如下所示。

正向和反向偏置二極管

然后我們可以說理想的小信號二極管在一個方向上傳導(dǎo)電流（正向傳導(dǎo)）并阻止另一個方向的電流（反向阻斷）。信號二極管用于各種應(yīng)用，如整流器開關(guān)，限流器，電壓緩沖器或波形整形電路。

信號二極管參數(shù)

信號二極管在一系列電壓和電流額定值下制造，在為特定應(yīng)用選擇二極管時必須小心。有一個令人眼花繚亂的靜態(tài)特性陣列與簡陋的信號二極管有關(guān)，但更重要的是。

1.最大正向電流

最大正向電流（ I F（max） ）顧名思義，允許流過設(shè)備的最大正向電流。當(dāng)二極管在正向偏置條件下導(dǎo)通時，它在PN結(jié)上具有非常小的“導(dǎo)通”電阻，因此，功率以熱量的形式消耗在該結(jié)上（歐姆定律）。

然后，超過其（ I F（max） ）值將導(dǎo)致結(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生更多熱量，二極管將因熱過載而失效，通常是破壞性后果。當(dāng)在最大額定電流附近操作二極管時，最好提供額外的冷卻以消散二極管產(chǎn)生的熱量。

例如，我們的小型1N4148信號二極管的最大額定電流約為150mA，在25 o C時功耗為500mW。然后必須與二極管串聯(lián)使用一個電阻，以限制正向電流（ I F（max） ），使其低于此值。

2.峰值反向電壓

峰值反向電壓（PIV）或最大反向電壓（ V R（最大值） ） ），是可以施加在二極管上的最大允許反向工作電壓，沒有反向擊穿和器件損壞。因此，該額定值通常小于反向偏置特性曲線上的“雪崩擊穿”水平。 V R（max） 的典型值范圍從幾伏到幾千伏，更換二極管時必須考慮。

峰值逆電壓是一個重要參數(shù)，主要用于交流整流電路中的整流二極管，參考電壓幅度，正弦波形在每個周期從正值變?yōu)樨?fù)值。

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信號二極管具有總功耗，（ P D（max） ）額定值。該額定值是二極管正向偏置（導(dǎo)通）時可能的最大功耗。當(dāng)電流流過信號二極管時，PN結(jié)的偏置并不完美，并且會對電流產(chǎn)生一定的阻抗，從而導(dǎo)致功率在二極管中以熱的形式消散（損耗）。

As小信號二極管是非線性器件，PN結(jié)的電阻不是恒定的，它是動態(tài)特性，因此我們不能使用歐姆定律來定義電流和電阻或電壓和電阻方面的功率。然后，為了找到二極管將消耗的功率，我們必須將其上的電壓降乘以流過它的電流： P D = V * I

4.最高工作溫度

最高工作溫度實(shí)際上與結(jié)溫有關(guān)（ T J ）二極管與最大功耗有關(guān)。它是二極管結(jié)構(gòu)惡化前允許的最高溫度，以每瓦攝氏度為單位表示，（ o C / W ）。

該值與器件的最大正向電流緊密相關(guān)，因此在此值時不會超過結(jié)點(diǎn)的溫度。但是，最大正向電流還取決于器件工作的環(huán)境溫度，因此最大正向電流通常用于兩個或更多環(huán)境溫度值，例如25 o C或70 o C。

然后在選擇或更換信號二極管時必須考慮三個主要參數(shù)：

反向電壓額定值

正向電流額定值

正向功率消耗等級

信號二極管陣列

當(dāng)空間有限或需要匹配的開關(guān)信號二極管對時，二極管陣列非常有用。它們通常由低電容高速硅二極管組成，例如1N4148以多個二極管封裝連接在一起，稱為陣列，用于數(shù)字電路中的開關(guān)和鉗位。它們封裝在單個內(nèi)聯(lián)封裝（SIP）中，內(nèi)部連接4個或更多個二極管，以提供單個隔離陣列，共陰極，（CC）或共陽極，（CA）配置，如圖所示。

信號二極管陣列

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信號二極管陣列也可用于數(shù)字和計算機(jī)電路，以保護(hù)高速數(shù)據(jù)線路或其他輸入/輸出并聯(lián)端口，防止靜電放電，（ESD）和電壓瞬變。

通過連接兩個二極管串聯(lián)電源軌，數(shù)據(jù)線連接到其結(jié)點(diǎn)，如圖所示，任何不需要的瞬態(tài)由于信號二極管采用8倍陣列，因此可以在單個封裝中保護(hù)8條數(shù)據(jù)線。

CPU數(shù)據(jù)線保護(hù)

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信號二極管陣列還可用于將串聯(lián)或并聯(lián)組合的二極管連接在一起，形成電壓調(diào)節(jié)器或降壓型電路，甚至可以產(chǎn)生ak已知固定參考電壓。

我們知道硅二極管上的正向電壓降約為0.7v，并且通過將多個二極管串聯(lián)連接在一起，總電壓降將是各個電壓降的總和。每個二極管。

但是，當(dāng)信號二極管串聯(lián)連接時，每個二極管的電流相同，因此不得超過最大正向電流。

串聯(lián)信號二極管

小信號二極管的另一個應(yīng)用是創(chuàng)建一個穩(wěn)壓電源。二極管串聯(lián)連接在一起，以在二極管組合上提供恒定的DC電壓。盡管從串聯(lián)組合中提取的負(fù)載電流發(fā)生變化或者為它們提供的直流電源電壓發(fā)生變化，但二極管兩端的輸出電壓仍保持恒定?？紤]下面的電路。

串聯(lián)信號二極管

正向壓降在硅二極管上幾乎恒定在大約0.7v，而通過它的電流變化相對較大，正向偏置信號二極管可以形成一個簡單的電壓調(diào)節(jié)電路。從電源電壓中減去每個二極管上的各個電壓降，以在負(fù)載電阻上留下一定的電壓電位，在上面的簡單示例中，給出為 10v-（3 * 0.7V）= 7.9V 。

這是因?yàn)槊總€二極管都有一個與流過它的小信號電流相關(guān)的結(jié)電阻，串聯(lián)的三個信號二極管將具有該電阻值的三倍，以及負(fù)載電阻 R ，在電源上形成一個分壓器。

通過串聯(lián)更多的二極管，可以實(shí)現(xiàn)更大的電壓降低。串聯(lián)連接的二極管也可以與負(fù)載電阻并聯(lián)放置，以用作電壓調(diào)節(jié)電路。這里施加到負(fù)載電阻的電壓將 3 * 0.7v = 2.1V 。我們當(dāng)然可以使用單個齊納二極管生產(chǎn)相同的恒壓源。電阻， R D 用于防止負(fù)載消除時流過二極管的電流過大。

自由輪二極管

信號二極管也可用于各種鉗位，保護(hù)和波形整形電路，其中最常見的鉗位二極管電路形式是使用與線圈或電感負(fù)載并聯(lián)連接的二極管，以防止損壞精密的開關(guān)電路。抑制負(fù)載突然“關(guān)閉”時產(chǎn)生的電壓尖峰和/或瞬變。這種類型的二極管通常被稱為“自由輪二極管”，“飛輪二極管”或簡稱續(xù)流二極管，因?yàn)樗１环Q為。

續(xù)流二極管用于保護(hù)固態(tài)開關(guān)（如功率晶體管和MOSFET）免受反向電池保護(hù)的損壞以及對高感性負(fù)載（如繼電器線圈或電機(jī)）的保護(hù)，其連接示例如下所示。 p>

自由輪二極管的使用

現(xiàn)代快速開關(guān)，功率半導(dǎo)體器件需要快速開關(guān)二極管，如續(xù)流二極管來保護(hù)它們形成感應(yīng)負(fù)載，例如電動機(jī)線圈或繼電器繞組。每次上述開關(guān)器件“接通”時，續(xù)流二極管在反向偏置時從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)樽钄酄顟B(tài)。

但是，當(dāng)器件快速“關(guān)斷”時，二極管變?yōu)檎蚱茫⑶掖鎯υ诰€圈中的能量的崩潰導(dǎo)致電流流過續(xù)流二極管。如果沒有續(xù)流二極管的保護(hù)，就會出現(xiàn)高di / dt電流，導(dǎo)致高電壓尖峰或瞬態(tài)電流在電路周圍流動，可能會損壞開關(guān)器件。

以前，半導(dǎo)體開關(guān)器件的工作速度，晶體管，MOSFET，IGBT或數(shù)字電路因在電感負(fù)載上增加一個續(xù)流二極管而受到損害，在某些應(yīng)用中使用肖特基二極管和齊納二極管代替。但是在過去幾年中，續(xù)流二極管重新獲得了重要性，主要是因?yàn)樗鼈兙哂懈倪M(jìn)的反向恢復(fù)特性，并且使用能夠在高開關(guān)頻率下工作的超快半導(dǎo)體材料。

其他類型的專用二極管這里不包括光電二極管，PIN二極管，隧道二極管和肖特基勢壘二極管。通過在基本的雙層二極管結(jié)構(gòu)中增加更多的PN結(jié)，可以制造出其他類型的半導(dǎo)體器件。

例如，三層半導(dǎo)體器件成為晶體管，四層半導(dǎo)體器件成為晶閘管或硅控制器整流器和五層設(shè)備也稱為Triac。

在下一個關(guān)于二極管的教程中，我們將看一下有時稱為功率二極管的大信號二極管。功率二極管是硅二極管，設(shè)計用于高壓，大電流電源整流電路。