恒流二极管
恒流二极管及其在驱动LED中的应用
茅于海
很早就已经出现了恒流二极管，但是这种二极管并没有引起人们的关注，因为它只是用于某些仪器仪表中作为电流的标准。然而近来随着LED产业的蓬勃发展，这种二极管突然引起了广泛的兴趣。很多国外的大公司都开发出这种产品以供驱动LED，这是因为LED必须采用恒流源作为驱动的原因。下面我们将要深入讨论一下恒流二极管的性能和应用。
一．什么是恒流二极管
理想的恒流源是一种内阻为无穷大的器件，不论其两端电压为何值，其流经的电流永远不变。当然这种器件是不可能存在的。实际的恒流二极管相当于一个在一定工作电压范围内（例如25-100V），其电流恒定为某一值（例如20mA）。其等效电路如图1所示。
图1. 恒流二极管的等效电路
其内阻为Z，并联的电容大约为4-10pF。其典型的伏安特性如图2所示。
图2. 恒流二极管的典型伏安特性
它在某一个电压范围内有一段恒流区间，在这个区间，流经的电流几乎不变，V L为到达I L的电压值，I L大约为0.8Ip，Vb为击穿电压值。但是实际的恒流二极管并不是那么理想。图3是美国Supertex的CL1恒流二极管的特性。它的电流仍然会随电压而有所增加。
图3. 实际的恒流二极管的伏安特性
恒流二极管的另一个特性就是它的温度特性，温度特性通常用相对值%/°C或绝对值μA/°C来表示。这个温度系数通常是负值。其值取决于恒流的值，恒流值越大，温度系数也越大，通常在-0.4%~-0.6%之间。为了达到恒流的目的当然不希望电流随温度变动，所以通常需要采用温度补偿措施（图4）。
图4. 恒流二极管的温度补偿措施
采用温度补偿以后就可以把电流的温度系数降低到很小的数字，例如Supertex 公司的CL1的电流温度系数只有-8.5μA/°C。
二．恒流二极管的构成
最简单的恒流二极管就是采用一个结型场效应管（图5）。
图5. 用一个结型场效应管构成恒流二极管
用两个晶体三极管，也可以构成一个恒流源（图6）。
图6. 用两个三极管构成一个恒流源
其电流为：I = Vbe/R1，
它虽然很简单，但是缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。所以很难批量生产。为了克服这个缺点，就采用结型场效应管来代替晶体管。同时在反馈回路里采用一个运放
图6. 采用结型场效应管和运放的恒流源
其电流：I = Vin/R1，这个恒流源还需要一个基准电压Vin，最简单的基准电压就是齐纳二极管，所以也可以利用一个齐纳二极管和一个三极管或场效应管来构成恒流源。
图7. 采用齐纳二极管的恒流源
其所恒定的电流：I = (Vd-Vbe)/R1。
但是，所有以上结构都是利用现有的半导体器件来构成恒流源。实际上现在已经可以根据对恒流特性的要求，构成专门的半导体器件而能具有所要求的恒流特性。其构成如图8所示。
图8. 专门的恒流二极管结构
当一个反向偏压加到PN结的阴极和阳极时，这个恒流二极管开始导通，当反向偏压增加到V
时（见图2），其电流由于N区的体电阻也跟着增加，当电流增加
L
到曲线的拐点时，在N区和P型栅之间形成一个耗尽层。这个耗尽层减小了N 区中电流的路径也就减慢了电流的增加速度。结果这个耗尽层遇到了P型栅于是就产生了夹断效应，这使得电流变成恒定而几乎和所加电压无关，直到所加电压达到一个击穿点Vb。如果所加电压反过来，那么就相当于一个正向电压加到一个PN结，其特性就和一个普通二极管加上正向电压时一样。
实际所采用的恒流二极管可分为4条管脚，3条管脚，和2条管脚三种结构和封装（图9）。
图9. 3种封装的恒流二极管
其中4条管脚的恒流二极管主要用于可调恒流电流。
三．几种恒流二极管的参数
四．恒流二极管的散热
由于恒流二极管要吸收市电电压的变化而有可能会承受很高的电压，假如电流也很大的话，它的功耗有可能会相当大，也就必须要有很好的散热，以免损坏内部的芯片。恒流二极管的散热主要取决于它的管壳封装。各种不同封装的散热能力
NSI50350ADT4G
其耗散功率高达11W。不过如果整个系统设计于这样高的耗散功率也说明其效率不高，是需要避免的。
五．恒流二极管作为LED的驱动源
我们知道LED必须采用恒流源来驱动，否则由于它的负温度系数，而会使电流急剧上升导致结温升高，寿命缩短。而恒流二极管的恒流作用恰恰可以用来驱动LED。最简单的方法就是直接和LED串联。但是我们在把恒流二极管用于LED 驱动时必须注意选择恰当的电流和耐压。
3.1 最低电压
由于恒流二极管需要一定的电压Vk才能够进入恒流，所以太低的电源电压是无法工作的。通常这个Vk大约在5-10V左右，所以大多数采用电池供电的LED 是无法工作的。
3.2 最大电流由于恒流二极管的功耗受到限制，所以过大的电流也是不合适的。例如1W的LED通常需要350mA，恒流二极管就很难提供。
3.3 目前比较合适的使用场合就是交流市电供电的LED灯具，采用很多小功率LED串联，也就是高压小电流的情况是最为合适。
图10就是一种用于球泡灯的恒流二极管驱动源。其负载是80颗3014，总功率为8W。所用的恒流二极管也是恒流在30mA。假如手头的恒流二极管只有5mA 的，就需要6个并联。
图10. 采用恒流二极管作为LED驱动电源
在这里，恒流二极管的作用就是要在输入市电电压变化时，保持输出电流不变。但是由于恒流二极管的耐压有一定的限制，所以它所能吸收的电源电压变化也是有限的。就拿100V耐压的CRD来说，用在220V市电电源里，都还只能对付有限的电压变化。220V经过桥式整流以后它的输出直流电压大约为264V。如果市电变化+10%，~-15%，就相当于整流后为290~187V，电压变化103V。已经超过其耐压了。假如所用的LED为80颗，那么总电压为264V，正好相当于220V 经过桥式整流以后的值。这时候恒流二极管上没有压降，但是这时候它是不能工作的而至少需要10V压降，也就是要求整流后电压为274V，市电电压为228V AC。那时候恒流二极管压降为最小，功耗也最小，只有0.03Ax10V=0.3W，整体效率为最高可达96%（当然还要考虑整流器的效率，实际上还会低一些）。如果市电
增高至242V AC，那么恒流二极管电压就增高为26.4V，其功耗也增加到0.79W，这时候效率就等于91%。
如果市电电压低于228V，是不是恒流二极管就不工作呢？并不是，但的确是不恒流了，这时候它和LED就会达到一个新的平衡点，那就是二者的电压和等于市电电压经过整流后的电压。因为LED伏安特性的非线性，所以很难用公式来表示。总之，当市电电压降低时，LED中的电流就会随市电电压的降低而降低。其亮度也会跟着变暗。
下面举一个实测的结果为例，这是一个80颗3014串联的球泡灯，采用了5颗Semitek 的S-562T并联。它在不同的输入市电电压时，所测得的结果如下表所示。
27.1~27.8mA的范围内，而且效率在82.5%~95.79%范围内，即使在输入电压过低而无法恒流时，它的效率还能高达98-99%，这是采用恒流二极管的一个很大的优点。
它的唯一的缺点是功率因素比较低，只有0.535~0.543。
3.4无源功率因素校正
如果需要提高功率因素可以采用无源功率因素校正（见图11）。可以把功率因数提高到0.9左右，但是会增加两个大电解电容（22uF，250V）和三个二极管，在球泡灯里会受到体积的限制，而且成本会提高、效率也会降低。
图11 无源功率因素校正
3.5有源功率因数校正
假如要求更高的功率因数，就可以采用有源功率因数校正。
美国安森美公司加了一个功率因素校正芯片NCP1014的恒流二极管的电源，其电原理图见图12。
图12. 非隔离式电源原理图
图13. NCP1014LEDGT外形图
其实这个电源的核心就是一个恒流二极管NSI45025，以确保LED恒流在25mA。所以它只能用于小功率贴片式的LED。其中外加的集成电路NCP1014实际上是一个有源式的功率因数校正（PFC），可以把它的功率因数提高到>0.9以满足美国能源之星的要求。输入端的L1,C1,C2是一个防电磁干扰EMI的滤波器。它的缺点是非隔离，所以220V会直接加到负载LED上。但是欧盟IEC 61347-2-13 (5/2006)标准规定在LED负载端电压不可超过25V AC或35VDC。所以采用非隔离电源是无法出口欧盟的。
六．使用恒流二极管时的性能扩展
在选用现有的各种型号恒流二极管时经常遇到所需要的电流或电压不能满足要求的情况。下面介绍几种方法解决这些问题。
6.1 加大恒流电流
为了加大电流，最简单的方法就是用几个恒流二极管并联（图12），
图12. 多个恒流二极管并联以增大电流
但是这会增加成本，因为恒流二极管比较贵。另一个简单的方法，就是用一个晶体三极管来加大电流。图13表明了采用NPN和PNP三极管进行电流放大的电原理图。
图13. 采用NPN和PNP三极管加大恒流电流
它们实际上都是利用小电流恒流二极管提供三极管的基极电流，经过三极管放大β倍以后再供给负载。图14表明其输出电流和R1的关系。
图14. 放大以后的恒流特性
其实这种方法在批量生产中是行不通的，因为各个晶体三极管的β有所不同，输出的恒流值也不同。除非对三极管的β值进行挑选分档，那也会增加成本。但可
以用于对恒流值的精确度要求不高的场合。
6.2 增高耐压
有不少现成的恒流二极管的耐压往往不够高，当然最简单的方法就是用两个或几个恒流二极管串联。同样这样成本就会增高。也可以用增加一些其它器件来提高。
1.串联齐纳管
最简单的方法就是和恒流二极管串联一个齐纳二极管来提高耐压（图15）。
图15 采用齐纳二极管来增高耐压
这种方法可将起始电压提高到齐纳二极管的电压V2，但是在低于这个电压时，也就无法恒流。
2.串联一个MOS管来增加耐压（图16）
图16. 串联一个MOS管来增加恒流二极管的耐压
但是这时由于MOS管承担了大部分耐压，因而其功耗很大，效率降低。有一个实例采用了75个小功率LED串联后，再两串并联。恒流于34mA。在最高输入电压时，MOS管上压降达70V，功耗2.38W，还需要很好的散热器散热。
管。
6.3 采用恒流二极管时的PWM调光（图17）
图17. 用PWM信号来对恒流二极管供电的LED调光
采用PWM信号调光以后可以避免由于改变电流而引起的光谱偏移。但是不能采用只有两条管脚的恒流二极管，而必须采用带有控制开断管脚的至少3条管脚的恒流二极管。
七．结束语
采用恒流二极管作为LED的恒流驱动具有结构简单，成本低廉的优点。尤其适合于小功率市电LED灯具，如球泡灯和日光灯和吸顶灯。但是由于受到功耗的限制，它只能用于高压小电流的情况。负载只能是多个小功率LED的串联或是采用集成的“高压LED”。而且，如果直接采用交流整流，电容滤波的方案，会有功率因素不高的缺点，而必须采用无源功率因素补偿的方案。这些都是在使用时需要考虑的。
整流二极管的作用及其整流电路
整流二极管的作用及其整流电路 整流二极管的作用及其整流电路 一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。 P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。 若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性,。 整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。 二极管整流电路 一、半波整流电路 图5-1、是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。 下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。
变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。在0～K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在π～2π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、留下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压 Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。 二、全波整流电路(单向桥式整流电路) 如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图5-3 是全波整流电路的电原理图。
整流二极管工艺问题
整流二极管工艺问题 整流二极管工艺问题 关于“二极管反向击穿电压飘动”的问题，很多同行都发表了自己的看法。本人经过几个月废寝忘食的摸索，发现酸洗中使用的氨水可能会造成反向击穿电压飘动。我们这里用的酸洗工艺，第一道是混酸，第二道是磷酸+双氧水，第三道是氨水+双氧水。然后发现用过氨水以后，很难将芯 片表面和铜引线上的氨水去除，所有有可能造成芯片表面污染，在塑封后固化以后出现击穿电压蠕变或者说飘动的不良品。- X" R. ~/ H Y8 c$ H* w3 X 整流二极管工艺问题 1. 损伤磨片不可避免地产生10微米以上的损伤层；喷砂形成的损伤可能更大！这些损伤会导致硅片易碎，并会形成扩散沟道。对于较大的机械损伤，在腐蚀过程中非但消除不了，反而会更加扩大，使表面耐压大大下降。切割的损伤对芯片耐压的影响非常大。切割硅片表面的损伤层包括镶嵌层和应力层两部分，晶片表面是镶嵌层，下层为具有较严重损伤的损伤层和应力层。它们的厚度为15～25μm，这 是对于整个切片平均值而言
3. 金属杂质重金属杂质会使少子寿命大大降低，它们在PN结内会引起较大的漏电流，严重的甚至使电压降为零。重金属多积于单晶尾部，可予以切除。另外在扩散后可以利用磷硅玻璃或硼硅玻璃于950—1050 ℃进行1小时的吸收，但吸收对碱金属（钠、钾）和碱土金属（钙、镁）离子作用不大。 4. 磷扩散由于浓度很高，高温时会在硅中引起很大的位错，加上硅单晶本身的位错，会使磷沿着位错较大或较集中的地方扩进更深，空间电荷区展宽时易形成局部的穿通。所以磷扩散的浓度不宜太高。要防止磷硼扩散产生合金点导致基区宽度变窄。 5. 如雪崩击穿发生在PN结的某一小部分，则迅速增大的电流集中在这一区域，就会因热量集中而烧毁。这种破坏性的击穿称为热击穿，热击穿不可逆。这大多是因为PN结表面不平坦或有残余的机械损伤造成的。 6. 表面离子沾污负电荷排斥电子吸引空穴，形成P型反型层沟道，因而使漏电流增大；而正电荷吸引电子排斥空
对恒流源一些分析
恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。 恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。 最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。 最常用的简易恒流源如 图(1) 所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准， 电流数值为：I = Vbe/R1。 这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。 为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。 电流计算公式为： I = Vin/R1
这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。 从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，在电阻上形成固定电流。有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。 最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示： 电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1 TL431是另外一个常用的电压基准，利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示，其
整流二极管的作用及其整流电路
整流二极管的作用及其整流电路 Rectifier diode 整流二极管一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。其结构如图1所示。P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P 区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿）。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到全波整流需连成整流桥使用。一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。 二极管整流电路 一、半波整流电路 图5-1是一种最简单整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz 组成。变压器把市电电压（多为220V）变换为所需要的交变电压E2、D 再把交流电变换为脉动直流电。下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。
图5-7 示出了二极管并联的情况：两只二极管并联、每只分担电路总电流的一半，三只二极管并联，每只分担电路总电流的三分之一。总之，有几只二极管并联，"流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是，在实际并联运用时"，由于各二极管特性不完全一致，不能均分所通过的电流，会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器，使各并联二极管流过的电流接近一致。这种均流电阻R一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。电流越大，R应选得越小。 图5-8示出了二极管串联的情况。显然在理想条件下，有几只管子串联，每只管子承受的反向电压就应等于总电压的几分之一。但因为每只二极管的反向电阻不尽相同，会造成电压分配不均：内阻大的二极管，有可能由于电压过高而被击穿，并由此引起连锁反应，逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R，可以使电压分配均匀。 整流二极管的选用 1N4001整流二极管一般为平面型硅二极管，用于各种电源整流电路中。选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。 普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。例如1N系列、2CZ系列、RLR系列等。 开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、反向恢复时间较短的整流二极管（例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等）或选择快恢复二极管，还有一种肖特基整流二极管。
二极管种类及应用
二极管 一、二极管的种类 二极管有多种类型：按材料分，有锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等；按制作工艺可分为面接触二极管和点接触二极管；按用途不同又可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管、开关二极管、快速恢复二极管等；接构类型来分，又可分为半导体结型二极管，金属半导体接触二极管等；按照封装形式则可分为常规封装二极管、特殊封装二极管等。下面以用途为例，介绍不同种类二极管的特性。 1．整流二极管 整流二极管的作用是将交流电源整流成脉动直流电，它是利用二极管的单向导电特性工作的。 因为整流二极管正向工作电流较大，工艺上多采用面接触结构。南于这种结构的二极管结电容较大，因此整流二极管工作频率一般小于3kHz。 整流二极管主要有全密封金属结构封装和塑料封装两种封装形式。通常情况下额定正向T作电流LF在l A以上的整流二极管采用金属壳封装，以利于散热；额定正向工作电流在lA以下的采用全塑料封装。另外，由于T艺技术的不断提高，也有不少较大功率的整流二极管采用塑料封装，在使用中应予以区别。 由于整流电路通常为桥式整流电路(如图1所示)，故一些生产厂家将4个整流二极管封 装在一起，这种冗件通常称为整流桥或者整流全桥(简称全桥)。常见整流二极管的外形如图2所示。 选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向丁作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。 普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管(例如l N 系列、2CZ系列、RLR系列等)即可。 开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、
6种最常用恒流源电路的分析与比较
6种最常用恒流源电路的分析与比较 恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极性恒流电路： 类型1： 特征：使用运放，高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs
类型2： 特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V） 类型3： 特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V
类型4： 特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V～0.6V
类型5： 特征：使用JEFT，超低噪声 输出电流：由JEFT决定 检测电压：与JEFT有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压 Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE)其中1/h FE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采用FET管
图6 Is=Iout-I G 类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe的温度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度 类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽 类型5，这是利用J-FET的电路，改变R gs 可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接R GS，则电流值变成I DSS，这样，J-FET接成二极管形式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐出型电路。
(完整版)整流二极管
整流二极管 整流二极管是一种能够将交流电能转化成为直流电能的半导体器件，整流二极管具有明显的单向导电性，是一种大面积的功率器件，结电容大，工作频率较低，一般在几十千赫兹，反向电压从25V到3000V. 硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好，通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造，这种器件结面积大，能通过较大电流（通常可以达到数千安），但工作频率不高，一般在几十千赫兹以下，整流二极管主要用于各种低频整流电路。 整流二极管的常用参数 （1）最大平均整流电流IF：指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。该电流由PN结的结面积和散热条件决定。使用时应注意通过二极管的平均电流不能大于此值，并要满足散热条件。例如1N4000系列二极管的IF为1A。 （2）最高反向工作电压VR：指二极管两端允许施加的最大反向电压。若大于此值，则反向电流(IR)剧增，二极管的单向导电性被破坏，从而引起反向击穿。通常取反向击穿电压(VB)的一半作为(VR)。例如1N4001的VR为50V，1N4007的VR为1OOOV （3）最大反向电流IR：它是二极管在最高反向工作电压下允许流过的反向电流，此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。因此这个电流值越小，表明二极管质量越好。 （4）击穿电压VR：指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。反向为软特性时，则指给定反向漏电流条件下的电压值。 （5）最高工作频率fm：它是二极管在正常情况下的最高工作频率。主要由PN结的结电容及扩散电容决定，若工作频率超过fm，则二极管的单向导电性能将不能很好地体现。例如1N4000系列二极管的fm为3kHz。 （6）反向恢复时间tre：指在规定的负载、正向电流及最大反向瞬态电压下的反向恢复时间。 （7）零偏压电容CO：指二极管两端电压为零时，扩散电容及结电容的容量之和。值得注意的是，由于制造工艺的限制，即使同一型号的二极管其参数的离散性也很大。手册中给出的参数往往是一个范围，若测试条件改变，则相应的参数也会发生变化，例如在25°C时测得1N5200系列硅塑封整流二极管的IR小于1OuA，而在100°C时IR则变为小于500uA。 整流二极管的选用 整流二极管一般为平面型硅二极管，用于各种电源整流电路中。 选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。 普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。例如，1N
二极管的介绍
二极管符号 二极管（国标） 二极管的判别及参数 1．简述 半导体是一种具有特殊性质的物质，它不像导体一 样能够完全导电，又不像绝缘体那样不能导电，它介于 两者之间，所以称为半导体。半导体最重要的两种元素 是硅(读“guī”)和锗(读“zhě”)。我们常听说的美国硅 谷，就是因为起先那里有好多家半导体厂商。 二极管 应该算是半导体器件家族中的元老了。很久以前，人们 热衷于装配一种矿石收音机来收听无线电广播，这种矿 石后来就被做成了晶体二极管。 二极管最明显的性质就是它的单向导电特性，就是说电流只能从一边过去，却不能从另一边过来(从正极流向负极)。我们用万用表来对常见的1N4001型硅整流二极管进行测量，红表笔接二极管的负极，黑表笔接二极管的正极时，表针会动，说明它能够导电；然后将黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，这时万用表的表针根本不动或者只偏转一点点，说明导电不良(万用表里面，黑表笔接的是内部电池的正极)。 常见的几种二极管中有玻璃封装的、塑料封装的和金属封装的等几种。像它的名字，二极管有两个电极，并且分为正负极，一般把极性标示在二极管的外壳上。大多数用一个不同颜色的环来表示负极，有的直接标上“-”号。大功率二极管多采用金属封装，并且有个螺帽以便固定在散热器上。 2．半导体二极管的极性判别及选用 (1) 半导体二极管的极性判别
一般情况下，二极管有色点的一端为正极，如2AP1~2AP7，2AP11~2AP17等。如果是透 明玻璃壳二极管，可直接看出极性，即内部连触丝的一头是正极，连半导体片的一头是负极。塑封二极管有圆环标志的是负极，如IN4000系列。 无标记的二极管，则可用万用表电阻档来判别正、负极，万用表电阻档示意图见图T304。根据二 极管正向电阻小，反向电阻大的特点，将万用表拨到电阻档(一般用R×100或R×1k档。不要用R×1或R×10k档，因为R×1档使用的电流太大， 容易烧坏管子，而R×10k挡使用的电压太高， 可能击穿管子)。用表笔分别与二极管的两极相 接，测出两个阻值。在所测得阻值较小的一次，与黑表笔相接得一端为二极管的正极。同理，在所测得较大阻值的一次，与黑表笔相接的一端为二极管的负极。如果测得的正、反向电阻均很小，说明管子内部短路；若正、反向电阻均很大，则说明管子内部开路。在这两种情况下，管子就不能使用了。 (2) 半导体二极管的选用 通常小功率锗二极管的正向电阻值为Array 300~500 Ω，硅管为1 kΩ或更大些。锗管反向电 阻为几十千欧，硅管反向电阻在500 kΩ以上(大功率二极管的数值要大得多)。正反向电阻差值越大越好。点接触二极管的工作频率高，不能承受较高的电压和通过较大的电流，多用于检波、小电流整流或高频开关电路。面接触二极管的工作电流和能承受的功率都较大，但适用的频率较低，多用于整流、稳压、低频开关电路等方面。选用整流二极管时，既要考虑正向电压，也要考虑反向饱和电流和最大反向电压。选用检波二极管时，要求工作频率高，正向电阻小，以保证较高的工作效率，特性曲线要好，避免引起过大的失真。 3．半导体分立元器件命名方法
肖特基二极管与快恢复二极管区别
肖特基二极管和快恢复二极管又什么区别 （他们恢复时间都是很快的）： 快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管（5us以下），工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管（1-2V）(此处为什么不提是什么材料？)，反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode），具有正向压降低（0.4--0.5V）（用这个方法可以判断出该器件）、反向恢复时间很短（10-40纳秒），而且反向漏电流较大，耐压低，一般低于150V，多用于低电压场合。 这两种管子通常用于开关电源。 肖特基二极管和快恢复二极管区别：前者的恢复时间比后者小一百倍左右，前者的反向恢复时间大约为几纳秒~！ 前者的优点还有低功耗，大电流，超高速~！电气特性当然都是二极管阿~！ 快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件. 肖特基二极管：反向耐压值较低40V-50V，通态压降0.3-0.6V，小于10nS的反向恢复时间。它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且，MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。 快恢复二极管：有0.8-1.1V的正向导通压降，35-85nS的反向恢复时间，在导通和截止之间迅速转换，提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件. 想问一下，为何会有反向恢复时间
整流二极管工艺问题
上次在这里发了个帖子，关于“二极管反向击穿电压飘动”的问题，很多同行都发表了自己的看法。小弟经过几个月废寝忘食的摸索，发现酸洗中使用的氨水可能会造成反向击穿电压飘动。我们这里用的酸洗工艺，第一道是混酸，第二道是磷酸+双氧水，第三道是氨水+双氧水。然后发现用过氨水以后，很难将芯片表面和铜引线上的氨水去除，所有有可能造成芯片表面污染，在塑封后固化以后出现击穿电压蠕变或者说飘动的不良品。 希望大家一起来谈谈各自的看法，以及如何解决这一问题 整流二极管工艺问题 1. 损伤磨片不可避免地产生10微米以上的损伤层；喷砂形成的损伤可能更大！这些损伤会导致硅片易碎，并会形成扩散沟道。对于较大的机械损伤，在腐蚀过程中非但消除不了，反而会更加扩大，使表面耐压大大下降。切割的损伤对芯片耐压的影响非常大。切割硅片表面的损伤层包括镶嵌层和应力层两部分，晶片表面是镶嵌层，下层为具有较严重损伤的损伤层和应力层。它们的厚度为15～25μm，这是对于整个切片平均值而言 2. 应力来源：硅片之间的相互摩擦和挤压、金属镊子的夹取、硅片和石英舟的热失配、快速升降温导致的硅片边缘温度变化比中心快、腐蚀时产生的高温、重掺杂时原子直径的失配、芯片和极片的热膨胀系数不同……应力易导致硅片破碎和翘曲。 3. 金属杂质重金属杂质会使少子寿命大大降低，它们在PN结内会引起较大的漏电流，严重的甚至使电压降为零。重金属多积于单晶尾部，可予以切除。另外在扩散后可以利用磷硅玻璃或硼硅玻璃于950— 1050 ℃进行1小时的吸收，但吸收对碱金属（钠、钾）和碱土金属（钙、镁）离子作用不大。 4. 磷扩散由于浓度很高，高温时会在硅中引起很大的位错，加上硅单晶本身的位错，会使磷沿着位错较大或较集中的地方扩进更深，空间电荷区展宽时易形成局部的穿通。所以磷扩散的浓度不宜太高。要防止磷硼扩散产生合金点导致基区宽度变窄。 5. 如雪崩击穿发生在PN结的某一小部分，则迅速增大的电流集中在这一区域，就会因热量集中而烧毁。这种破坏性的击穿称为热击穿，热击穿不可逆。这大多是因为PN结表面不平坦或有残余的机械损伤造成的。 6. 表面离子沾污负电荷排斥电子吸引空穴，形成P型反型层沟道，因
肖特基二极管讲解
肖特基二极管简介 肖特基二极管（SBD）是肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode，缩写成SBD）的简称，是以其发明人肖特基博士（Schottky）命名的半导体器件。肖特基二极管是低功耗、大电流、超高速半导体器件，它不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。 Schottky diode (SBD) is the Schottky barrier diode , is the inventor of the Schottky named semiconductor device. Schottky barrier diode is a low power, high current, super high speed semiconductor devices, instead of using P type semiconductor and the n-type semiconductor contact formation PN junction theory to make, but the use of metal semiconductor contact formation of metal semiconductor junction with the principle of making the. Therefore, SBD is also known as a metal semiconductor (contact) diode or a surface barrier diode, which is a hot carrier diode. 肖特基二极管是半导体器件，以其发明人博士（1886年7月23日—1976年3月4日）命名的，SBD是肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode，缩写成SBD）的简称。 SBD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，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。
恒流二极管 简介
恒流二极管 点击认领 开放分类：二极管 恒流二极管（CRD）属于两端结型场效应恒流器件。其电路符号和伏安特性如图一所示。恒流二极管在正向工作时存在一个恒流区，在此区域内IH不随VI而变化；其反向工作特性则与普通二极管的正向特性有相似之处。恒流二极管的外形与3DG6型晶体管相似，但它只有两个引线，靠近管壳突起的引线为正极。 编辑摘要 目录 1概述 2一恒流二极管的性能特点 3二检测恒流二极管的方法 4三测量时需注意以下事项 5四恒流管的应用技巧 恒流二极管- 概述 恒流二极管和恒 恒流二极管恒流二极管 流三极管是近年来问世的半导体恒流器件，而恒流三极管又是在恒流二极管的基础上发展而成的。它们都能在很宽的电压范围内输出恒定的电流，并具有很高的动态阻抗。由于它们的恒流性能好、价格较低、使用简便，因此目前已被广泛用于恒流源、稳压源、放大器以及电子仪器的保护电路中。 恒流二极管- 一、恒流二极管的性能特点 恒流二极管（CRD）属于两端结型场效应恒流器件。其电路符号和伏安特性如图一所示。恒流二极管在正向工作时存在一个恒流区，在此区域内IH不随VI而变化；其反向工作特性则与普通二极管的正向特性有相似之处。恒流二极管的外形与3DG6型晶体管相似，但它只有两个引线，靠近管壳突起的引线为正极。 恒流二极管的主要参数有：恒定电流（IH），起始电压（VS），正向击穿电压（V(BO)），动态阻抗（ZH），电流温度系数（αT）。其恒定电流一般为0.2～6mA。起始电压表示管子进入恒流区所需要的最小电压。恒流二极管的正向击穿电压通常为30～100V。动态阻抗的定义是工作电压变化量与恒定电流值变化量之比，对恒流管的要求是ZH愈大愈好，当IH较小时ZH可达数兆欧，IH较大时ZH降至数百千欧。电流温度系数由下式确定： αT=[(△IH/IH)/△T]*100% 式中的△IH、△T分别代表恒定电流的变化量与温度变化量。需要指出，恒流二极管的αT可以为正值，也可以是负值，视IH值而定。一般讲，当IH<0.6mA时，αT>0；当IH>0.6mA
大功率二极管整流装置
大功率二极管整流装置 大功率二极管整流装置将高压的交流电源直接降为低压交流同时配合二极管整流装置将之变换为石墨化炉用的直流电，系统组成比较复杂，维护保养工作较多。 我厂大功率二极管整流装置主要有以下几个部分组成 变压器包括变压器本体、整流装置、油水冷却装置、控制操作台以及高压保护系统。 1、变压器本体，变压器本体主要组成部分有大油枕、小油枕、呼吸器、瓦斯继电器、压力 释放阀、油温传感器、高压套管、有载调压开关、无载调压开关、低压出线铜排、以及变压器外壳和内部的绕组、电抗器等。 变压器的接线方式等数据可以在铭牌上查到。 下图是我厂3#、4#炉变的铭牌
1、变压器本体 此特种变压器高压侧移相7.5度，低压侧为双反星型带平衡电抗器同相逆并联接线方式。 交流侧输出电压为6相交流。 移相：在绕组高压侧采用曲折绕组的方式，使电压的相位发生变化，本变压器为正移相 7.5度，多台变压器移相配合可以降低整流装置注入电网的谐波提高功率因数 双反星型带平衡电抗器接线方式可以在使用同样的元器件的情况下将电流提高一倍电压降低一倍，适用于大电流低电压的场合，比如石墨化炉。 无载分接开关可以在无电压的情况通过串入或切除绕组的方法来改变变压器的匝数比，调节电压。 有载分接开关可以在带电压、带负载的情况下调整变压器的电压， 两个调压开关的配合使用可以输出工艺要求的电压和电流，顺利完成生产任务。 高压套管主要起绝缘的作用，将35KV的高电压和变压器外壳绝缘起来。 瓦斯继电器通过变压器油的气化来推动输出报警和故障信号，使变压器安全可靠运行。 当变压器油热胀冷缩时油枕内的空气通过呼吸器进出，既保证了变压器内部的压力平衡，又隔绝了外部可能窜入的水分对变压器绝缘的破坏。 压力释放阀在变压器内部严重故障时可以打开快速释放出高压的油和气，降低变压器内部的压力，保护变压器外壳和密封性能不受破坏 大小油枕利用同一个枕体内部隔开，大油枕连接变压器本体，小油枕连接调压开关。两侧各有个油位计可以实时显示大小油枕的油位。 油温传感器可以显示实时的油温，并远传至操作台供油温控制器显示并判断故障。 2、整流装置 分左整流、右整流以软铜排和变压器二次出线相连。内部主要有12个整流桥，其中6组共阳极6组共阴极，分别汇接在直流母排的负极和正极上。每个二极管前都串联了一个快速熔断器，器件过流时快熔动作，输出报警同时切断电路保护整流器件不受损坏。 整流器上面也有一套保护装置 瓦斯继电器在整流内部故障时输出报警和故障信号 压力释放阀保护整流器外壳和密封性能。 热电阻温度计检测整流器温度 母线热电偶检测正负母线的温度，上传至控制器作为保护和故障判断的依据 整流器的保护方式还有阻容的过电压抑制回路，和二极管的均流检测回路。有兴趣的可以深入研究。 3、油水冷却器 主要由油泵、油泵控制箱、油流继电器、油压检测、螺旋板换热器和晾水塔构成 油泵为变压器和整流装置油循环提供动力提高散热效果，即强迫油循环方式。 油泵控制箱控制两台油泵的启动同时中继油流信号和油压信号。 螺旋板换热器交换高温的变压器油和晾水塔来的冷水之间的热量 晾水塔将和变压器油换热回来的热水通过自然蒸发降低其温度，然后循环回换热器 4、操作台 操作台是对整流装置操作，以及保护的低压设施。主要有各种变压器和整流器的远方操作按钮、各种控制器以及信号显示和报警等构成。主要包含大量的继电器控制回路、显示仪表、控制仪表等。操作台是整个整流装置的灵魂，各种显示数据必须准确、报警和保护的动作必须准确。必须严格按照操作规程操作，避免误操作引起的停车事故。5、高压保护 整流装置投资巨大，若有严重故障很难维修，而且会严重影响正常生产。所以对变压器
整流二极管作用
整流二极管的作用 一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个 端子。 P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。 若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性,。 整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用 于各种低频整流电路。 二极管整流电路 电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可kfq以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。一、半波整流电路 图5-1、是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B、整流二极管D和负载电阻R fz，组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D再把交流电变换 为脉动直流电。： 下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。
变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。在0～K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻R fz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，R fz，上无电压。在π～2π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过R fz，在R fz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场 合，而在一般无线电装置中很少采用。 二、全波整流电路(单向桥式整流电路) 如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。 全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a e2a Rfz与e2b、D2、Rfz，两个通电回路。、D1、、e2b，构成 全波整流电路的工作原理，可用图所示的波形图说明。 ★在0～π间内，e2a D1 导通，在Rfz上得到上正下负的电压；e2b对D2为反向电压， D2 不导通 ★在π-2π时间内，e2b对D2为正向电压，D2导通，在Rfz上得到的仍然是上正下负的电压；e2a D1为反向电压，D1 不导通对对Dl为正向电压，
二极管简介
YF.liao SMC二极管培训资料 目录 二极管简单介绍 A、一般整流二极管 B、高速整流二极管： ①FRD（Fast Recovery Diode:高速恢复二极管） ②HED（High Efficiency Diode:高速高效整流二极管） ③SBD（Schottky Barrier Diode:肖特基势垒二极管） C、定压二极管（齐纳二极管） 二极管的基本特性 利用PN接合的少数载子的注入和扩散现象，只能一个方向（正向）上流通电流。如果在PN接合二极管的N型半导体加上负压、在P型半导体加上正电压，就可使电流流通。我们将该电流的流动方向叫做正向。如果外加正、负压与上述反方向的电压，则几乎不会流通电流。我们将该方向叫做反向。如果提高PN接合二极管的反向电压，则电流在某个电压值会急剧增加。我们将该电流叫做击穿电流。此时的电压值对电流而言基本上为定值。 二极管的特性曲线和图形记号、结构 下图表示二极管的特性曲线和图形记号、结构图。
A一般整流二极管 二极管在一般的应用上，有利用电流只在一个方向上流通的功能的交流电压主的整流电路。 典型的2μs 恢复时间 B1)高速恢复二极管（FRD：Fast Recovery Diode） 高速恢复二极管在结构上和一般整流二极管基本相同，但它是一种有白金、金等掺杂物质扩散在Si结晶中，增加了电子和空穴的再结合中心，关闭后少数载子会立刻被消灭的二极管。因此可以提高二极管的反向恢复特性（反向恢复时间：trr），实现高速动作。 开关时间120 to 500 ns
2）高效二极管（HED：High Efficiency Diode） 高效二极管比上述FRD速度更快，损失更低（正向电压较低），因此它使用外延晶圆，在利用导电调制效果（参考PIN二极管）来降低正向电阻的同时，通过追加重金属扩散，能在不损坏正向特性的情况下，提高反向恢复特性。HED用于比FRD更为高速的开关电路。 开关时间35—100纳秒 PN接合之间夹着本征半导体（I型），外加正向电压的话，P型半导体和N型半导体会向本征半导体注入很多空穴、以及相同密度度的电子，从而降低比电阻。这种现象叫“导电调制效果”。PIN二极管正向流通直流电流的话，在导电调制效果下会显示出较低的电阻值，但外加反向直流电压的话，I层的空乏层会扩大，结果会显示出非常小的电容值。利用这种特性，可作为高频带的开关与共振电路的频段开关和减衰器。
肖特基二极管简介
肖特基二极管 简介 肖特基二极管是以其发明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD）的简称。SBD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，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。 是近年来问世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千毫安。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。中、小功率肖特基整流二极管大多采用封装形式。 原理 肖特基二极管是贵金属（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。因为N 型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度
高的B中向浓度低的A中扩散。显然，金属A中没有空穴，也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A，B表面电子浓度逐渐降低，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为B→A。但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A→B的漂移运动，从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势垒。 典型的肖特基整流管的内部电路结构是以N型半导体为基片，在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层。阳极使用钼或铝等材料制成阻档层。用二氧化硅（SiO2）来消除边缘区域的电场，提高管子的耐压值。N型基片具有很小的通态电阻，其掺杂浓度较H-层要高100%倍。在基片下边形成N+阴极层，其作用是减小阴极的接触电阻。通过调整结构参数，N型基片和阳极金属之间便形成肖特基势垒，如图所示。当在肖特基势垒两端加上正向偏压（阳极金属接电源正极，N型基片接电源负极）时，肖特基势垒层变窄，其内阻变小；反之，若在肖特基势垒两端加上反向偏压时，肖特基势垒层则变宽，其内阻变大。 综上所述，肖特基整流管的结构原理与PN结整流管有很大的区别通常将PN结整流管称作结整流管，而把金属-半导管整流管叫作肖特基整流管，近年来，采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管也已问世，这不仅可节省贵金属，大幅度降低成本，还改善了参数的一致性。 优点 SBD具有开关频率高和正向压降低等优点，但其反向击穿电压比较低，大多不高于60V，最高仅约100V，以致于限制了其应用范围。像在开关电源（SMPS）和功率因数校正（PFC）电路中功率开关器件的续流二极管、变压器次级用100V以上的高频整流二极管、RCD缓冲器电路中用600V～1.2kV的高速二极管以及PFC升压用600V二极管等，只有使用快速恢复外延二极管（FRED）和超快速恢复二极管（UFRD）。目前UFRD的反向恢复时间Trr也在20ns以上，根本不能满足像空间站等领域用1MHz～3MHz的SMPS需要。即使是硬开关为100kHz的SMPS，由于UFRD的导通损耗和开关损耗均较大，壳温很高，需用较大的散热器，从而使SMPS 体积和重量增加，不符合小型化和轻薄化的发展趋势。因此，发展100V以上的高压SBD，一直是人们研究的课题和关注的热点。近几年，SBD已取得了突破性的进展，150V和200V的高压SBD已经上市，使用新型材料制作的超过1kV的SBD也研制成功，从而为其应用注入了新的生机与活力。 结构 新型高压SBD的结构和材料与传统SBD是有区别的。传统SBD是通过金属与半导体接触而构成。金属材料可选用铝、金、钼、镍和钛等，半导体通常为硅（Si）或砷化镓（GaAs）。由于电子比空穴迁移率大，为获得良好的频率特性，故选用N 型半导体材料作为基片。为了减小SBD的结电容，提高反向击穿电压，同时又不使串联电阻过大，通常是在N＋衬底上外延一高阻N－薄层。其结构示图如图1（a），图形符号和等效电路分别如图1（b）和图1（c）所示。在图1（c）中，CP是管壳
恒流二极管及其在驱动LED中的应用..
恒流二极管及其在驱动LED中的应用 中心议题： ?二极管" title="恒流二极管">恒流二极管的基本原理、构成、参数和散热 ?恒流二极管用作LED的驱动源 ?使用恒流二极管时的性能扩张 很早就已经出现了恒流二极管，但是这种二极管并没有引起人们的关注，因为它只是用于某些仪器仪表中作为电流的标准。然而近来随着LED产业的蓬勃发展，这种二极管突然引起了广泛的兴趣。很多国外的大公司都开发出这种产品以供驱动LED，这是因为LED必须采用恒流源作为驱动的原因。下面我们将要深入讨论一下恒流二极管的性能和应用。 一．什么是恒流二极管 理想的恒流源是一种内阻为无穷大的器件，不论其两端电压为何值，其流经的电流永远不变。当然这种器件是不可能存在的。实际的恒流二极管相当于一个在一定工作电压范围内（例如25-100V），其电流恒定为某一值（例如20mA）。其等效电路如图1所示。 图1. 恒流二极管的等效电路 其内阻为Z，并联的电容大约为4-10pF。其典型的伏安特性如图2所示。 图2. 恒流二极管的典型伏安特性 它在某一个电压范围内有一段恒流区间，在这个区间，流经的电流几乎不变，VL为到达IL的电压值，IL 大约为0.8Ip，Vb为击穿电压值。但是实际的恒流二极管并不是那么理想。图3是美国Supertex的CL1恒流二极管的特性。它的电流仍然会随电压而有所增加。
图3. 实际的恒流二极管的伏安特性 恒流二极管的另一个特性就是它的温度特性，温度特性通常用相对值%/°C或绝对值μA/°C来表示。这个温度系数通常是负值。其值取决于恒流的值，恒流值越大，温度系数也越大，通常在-0.4%~-0.6%之间。为了达到恒流的目的当然不希望电流随温度变动，所以通常需要采用温度补偿措施（图4）。 图4. 恒流二极管的温度补偿措施 采用温度补偿以后就可以把电流的温度系数降低到很小的数字，例如Supertex公司的CL1的电流温度系数只有-8.5μA/°C。 二．恒流二极管的构成 最简单的恒流二极管就是采用一个结型场效应管（图5）。