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开关二极管工作原理及应用

作者:Aigtek 阅读数:0 发布时间:2023-09-28 09:06:17

  二极管是一种半导体器件,它包括两个端子,如阳极和阴极。二极管的主要功能是仅允许电流沿一个方向流动,因为它在一个方向上的电阻较小,而在另一个方向上的电阻较高。半导体二极管是最早的半导体电子元件。

  目前,大多数二极管由硅以及锗(Ge)和砷化镓(GaAs)等其他半导体材料制成。根据应用特性的不同,目前市场上有多种类型的二极管,例如开关二极管就是其中的一种。

  开关二极管的概念

  开关二极管的定义为,具有开关功能的二极管称为开关二极管,该二极管专为电路上的开和关而设计。因此,一旦正向提供电压源,它就会提供电流,当反向提供电压源时,它会停止电流供应。

开关二极管

  与其他类型的二极管相比,该二极管的反向恢复时间短,即从导通状态到完全关断状态所需的时间非常短。开关二极管常用系列有2DK、2AK,主要用于开关电路、电子计算机等,开关二极管符号如下图所示。

开关二极管符号

  开关二极管工作原理

  开关二极管的工作原理是,一旦增加规定的电压,二极管的电阻就会增加。所以二极管是反向偏置的,它作为一个开路开关。同样,当施加的电压低于参考电压时,二极管的电阻将减小,因此二极管处于正向偏置状态,因此它就像一个闭合的开关。

  开关二极管特性

  开关二极管的特性主要包括以下几点内容:

  开机时间;从截止到开启开关二极管所需的时间称为开启时间,这个时间越短越好。

  反向恢复时间;一旦开关二极管被激活,那么正向电压就可以被分离。开关二极管从导通关断所需的时间称为反向恢复时间。一般来说,这个时间比开启时间要长。

  切换时间;切换时间是开启时间和反向恢复时间的总和。开关二极管的开关速度相当快。Ge开关二极管的反向恢复时间为几百纳秒,而Si开关二极管只有几纳秒。一旦向开关的两端提供正向电压,则称开关二极管处于导通状态,因此等于开关的导通状态。类似地,当向该二极管提供反向电压时,则称该二极管处于关断状态,这等于开关的关断状态。开关二极管利用这一主要特性获得更快和更好的开关速度特性、更小的整个导通内阻、更高的一次性电阻和PN结的小结电容。

  开关二极管的种类

  开关二极管有不同的类型,例如普通开关二极管、超高速开关二极管、高速开关二极管、高背压开关二极管、小功率开关二极管、硅压开关二极管。这些二极管的封装形式是塑料和开关。

  1、普通开关二极管

  普通开关二极管是常用的二极管,即2AK1至2AK6、2AK7至2AK10、2AK11至2AK14等2AK系列锗开关二极管,下面简单介绍下这些串联二极管的主要参数。

  2、高速开关二极管

  与一般的开关二极管相比,这些二极管具有更短的反向恢复时间和更快的开关频率。最常用的高速开关二极管有1N系列、2CK系列、1S系列、RLS系列和1SS系列。1SS系列二极管采用含铅塑料封装,RLS系列采用表面贴装。

  3、超高速开关二极管

  最常用的超高速开关二极管是采用表面封装的RLS系列和采用含铅塑料封装的1SS系列。

  4、低功率开关二极管

  低功率开关二极管功耗较低,但是与高速开关二极管相比,它们的反向恢复时间和零偏置电容值较低,最常用的低功率开关二极管是采用含铅塑料封装的1SS系列和采用表面封装的RLS系列。

  5、硅电压开关二极管

  这是一种新型半导体器件,分为单向电压和双向电压开关二极管。这些类型的二极管适用于不同的电路,如过压保护、触发器、高压输出、脉冲发生器、电子开关、延迟等。

  单向电压开关二极管也称为转向二极管,它包括硅半导体材料和四层PnPN结构,正负方向切换特性不一样。双向电压开关二极管包括五层NPnPN硅半导体材料,其正向和反向的负电阻开关特性相似。

  开关二极管的优势

  开关二极管的优点主要包括以下几方面内容:

  切换速度快

  尺寸小

  使用寿命长

  高可靠性

  更好的性能

  噪音更小

  恢复时间快

  能够在恶劣的环境中运行。

  适用于高达100mA的小信号切换

  开关二极管主要应用

  开关二极管的应用主要包括以下几点内容:

  开关二极管用于不同的电路,如电子设备的开关、检测、高频、脉冲整流和自动控制电路

  这些二极管用于电压钳位、高速整流和开关电路

  在开关模式电源中用作整流器

  反向电流和放电保护

  以上就是关于开关二极管基础知识及工作原理的内容介绍。不难看出,开关二极管主要用于分立系统,并在开关配置中运行。

  当然,根据应用的不同,开关二极管还可用作简单的整流二极管、检测二极管或瞬态电压抑制器。


原文链接:https://www.aigtek.com/news/2198.html