开关二极管和普通二极管区别
二极管一般工作在交流下,粗划为高低频两类,低频以集中参数为主,高频以分布参数为主。
在低频下,电路特性只与零件本身的物理参数有关,比如一颗二极管在直流时降压是0.7V,反向漏电流<0.1uA,那么它在低频时基本与直流下的状态基本一致。所以,可以认为,只要是二极管,无论它是什么类型,只要能满足耐压、电流等要求,在低频下都是可以相互代用的,它们在低频下没有任何区别(严格上说是有区别的,但是这些区别影响不大),除了厂家、型号、外型不一样,它们的作用都一致,只是个“单向导电”的二极管罢了。
但是到了高频情况就完全不一样了,二极管的应用及划分就只是在高频领域里才会体现出来,因为高频时,集中参数影响随频率升高而减弱,分布参数参数开始发威。什么是分布参数?举个例子来说明,同样的一根铜走线,在低频时,它的电抗小于0.1欧,到了高频,它可能会变成100欧甚至无穷大。分布参数只在高频才会出现,它要求我们把平时并不在意的走线,排线、布局方式等都要考虑到设计里面,因为一段导线,在高频下它会表现出感抗及容抗的特性,而不单单只是纯阻性。
同样,电子元件本身在高频下也存在分布参数,对于二极管,影响最严重的就是本身的垒式电容,简单来说,就是以“PN结”为绝缘体,P、N极为平板构成的一个电容器,这个电容与二极管并联。这个电容也是分布参数的一部份,现在来考虑,在高频工作的二极管,你希望这个电容是大一些还是小一些?答案当然是小一些,越小越好。因为频率越高,容抗越小,容抗越小,二极管的“单向导电”性就越来越不明显,到了一定频率时,二极管直接变成一个电容了,完全失去了它应有的作用。现在我有个1Mhz的应用,手里有两个二极管,二极管A在1Mhz时,它的分布电容<10pF,另一个B在同样频率下,分布容>0.1uF,噢,毫无疑问我应该用A。
为了区分它们,我把A叫“开关”二极管,意思是它能在高频下像个开关一样正常工作,为了减小分布电容,开关二极管的内部结构与其它二极管也是大不相同的,具体你可以上网搜索。那B呢?它可能是一个普通的整流二极管,也可能是一个快恢复二极管。快恢复二极管,如果它的分布电容能小到与开关管一样的程度,那么它就是一个开关管了。既然它还叫快恢复二极管,那就说明它与开关管是有区别的。
虽然它有“快恢复”三个字,但并不代表它就能用于高频,相反,此类二极管多数都是在几百Khz以下工作,比如开关电的整流。对于普通二极管来说,它的工作环境算是高频了,但是,它的“快恢复”并不是用来提升它的工作频率的,而是用来减小开关损耗的,主要是方波整流的损耗,比如开关电源里的整流,它整的就是一个方波。我们知道电子运动也是需要时间的,简单的说,假定方波的上升延很陡,是90度。经过二极管时,因为足够的载流子运动一个距离需要一个时间,这个时间越小,输出的上升延波形就越接近90度且平均损耗的功率越小(与斜率有关),这个时间称之为恢复时间。
快恢复二极管使用的制造工艺使得它能在很短的时间内产生足够的载流子并且移动距离很短,用来满足低损耗的需求。所以恢复时间越短表示在相同频率下越小表示损耗越小,在相同损耗下,越小表示能应用的频率越高。当然,快恢复二极管也有高频或超高频的,它可以代替相同等级的开关管,但是开关二极管就没办法代替快恢复二极管,那全部都用快恢复得了,为什么还要分?因为价格!可以在相同频率下工作的快恢复二极管价格是开关管的N倍(具体看频率,越高N越大),如果是你,明明可以用开关管解决的电路你不可能全部都用快恢复吧,所以还是要区别对待。它们的名称主要还是跟它们的应用场合相关的:开关管,用于高频整流;普通管,低频整流;快恢复管,方波整流(高低频)。
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