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允许电流沿一个方向流动，因为它在一个方向上具有较小的电阻，而在另一个方向具有较高的电阻。半导体二极管是最早的半导体电子元件。目前，大多数二极管由硅和其他半导体材料制成，如锗（Ge）和砷化镓（GaAs）。市场上有不同类型的二极管可供选择，这些二极管是根据应用而使用的。因此，本文讨论了二极管的一种类型，即开关二极管，用于应用。


什么是开关二极管？

开关二极管定义为；具有开关功能的二极管，称为开关二极管。这种二极管是专门为电路上的接通和断开而设计的。因此，一旦在正向方向上提供电压供应，那么它就提供电流，并且当在反向方向提供电压供应时，它停止电流供应。

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开关二极管

与其他类型的二极管相比，这种二极管的反向恢复时间短，这意味着从导通状态到完全截止状态所花费的时间非常短。常见的开关二极管系列有2DK和2Ak，用于开关电路、电子计算机等开关二极管符号如下所示。

Switching Diode Symbol
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，一旦指定的电压增加，二极管的电阻就会增加。所以二极管是反向偏置的，所以它起到了开路开关的作用。类似地，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，因此它的作用就像一个闭合的开关。

规格

这个1N4148开关二极管的规格e包括以下内容。

  • 基于正向电流，正向电压范围为0.4–1.2V。
  • 反向击穿电压为100V。
  • 二极管电容为4pF。
    峰值正向浪涌电流为4A。
  • 重复峰值正向电流为500mA。
  • 平均正向电流为200mA。
  • 重复峰值反向电压为100V
  • 反向电压为75V。
  • 功耗为500mW。
  • 重量为0.1克。
  • 直流正向电流为300mA。
  • 最大反向恢复时间（trr）为4 ns。
  • 重复出现的峰值正向电流为400 mA。
  • 10毫安时的最大正向电压为1伏。
  • 击穿电压（最大）和反向泄漏电流分别为75 V@5μA和100 V@100μA。
  • 非重复峰值正向浪涌电流在1秒脉冲宽度为1Amp，在1μs脉冲宽度为4Amp。

开关二极管与齐纳二极管

d开关二极管和齐纳二极管之间的差异包括以下内容。

开关二极管

齐纳二极管
开关二极管只允许电流在一个方向上流动。 一旦反向电压超过一定值，齐纳二极管允许电流沿正向和反向流动。
开关二极管的例子是1N4148。 齐纳二极管的例子是1N5225。
该二极管适用于切换小信号，也可作为整流器工作。 齐纳二极管适用于电压调节、浪涌抑制器、削波电路和开关应用。
开关二极管处理的电流最高可达100毫安。 齐纳二极管处理的电流约为5–10 mA。
这些二极管可以处理几十伏以下的电压。 这些二极管可处理0.3和0.7 V之间的电压。

开关二极管电路及其工作

使用VD1二极管的开关二极管电路如下所示。在下面的电路中，S1是开关，VD1是开关二极管，L1和C1可以形成并联LC谐振电路。这种开关二极管电路的主要目的是控制LC并联谐振电路的谐振频率。当开关断开（打开）和接通（闭合）时，以下开关二极管电路在两种情况下工作。

Switching Diode Circuit
开关二极管电路

一旦S1开关断开，直流电压就不能提供给开关二极管的正极端子。此时，开关二极管被切断，二极管的两个端子之间的电阻很高。因此，“C2”电容器不能连接到开关电路，因为VD1是开路。这里，L1和C1并联连接以形成LC电路。

类似地，一旦“S1”开关闭合，则直流电压通过R1提供给VD1二极管的正极端子，以接通VD1。因此，两个电极之间的电阻非常小。因此，C2电容器与谐振电路并联连接。

在上述两种情况下，由于LC并联谐振电路内的电容不同，因此LC并联谐振回路的谐振频率不同。因此，开关电路中的VD1二极管控制LC电路的谐振频率。

LC并联谐振电路内的信号包括在整个C2的二极管的正极端子中。但是，由于电路内的信号幅度相当小，因此提供给开关二极管正极端子的正半周信号的幅度非常小，不会使二极管导通。从上面的开关电路分析中，我们可以观察到开关二极管“VD1”作为开关工作。

开关二极管特性

开关二极管的特性主要包括以下几个方面。

开启时间

从截止到接通开关二极管所花费的时间称为接通时间。时间越短越好。

反向恢复时间

一旦开关二极管被激活，则可以分离正向电压。开关二极管从导通断开所需的时间称为反向恢复时间。一般来说，与开启时间相比，该时间更长。

切换时间

切换时间是接通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是几百纳秒，而Si开关二极管有几纳秒。

一旦正向电压被提供给开关的两个端子，则开关二极管被称为处于导通状态，因此这等于开关的导通状态。类似地，当反向电压被提供给该二极管时，则该二极管被认为是处于关断状态，这等于开关的关断状态。

开关二极管利用这一主要特征实现更快、更好的开关速度特性、更小的整个导通内阻、更高的关断电阻以及PN结的小结电容。

开关二极管的类型

开关二极管有不同类型，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、低功率开关二极管和硅电压开关二极管。这些二极管的封装形式为塑料和开关。

普通开关二极管

普通开关二极管是常用的二极管，其是2AK系列锗开关二极管，如2AK1至2AK6、2AK7至2AK10和2AK11至2AK14。下面将讨论这些串联二极管的主要参数。

用于2AK1至2AK6系列开关二极管

  • 正向电压为1V。
  • 正向电流为100至200 mA。
  • 最大反向工作电压为10至50V。
  • 反向击穿电压为30至75V。
  • 反向恢复时间为300至150纳秒。
  • 结电容≤1。

用于2AK7至2AK610系列开关二极管

  • 正向电压为0.45V。
  • 正向电流为10毫安。
  • 最大反向工作电压为30至50V。
  • 反向击穿电压为50至70V
  • 反向恢复时间为150纳秒
  • 结电容≤1。

用于2AK11至2AK14系列开关二极管

  • 正向电压为0.8V。
  • 正向电流为250毫安。
  • 最大反向工作电压为30至50V。
  • 反向击穿电压为50至70V。
  • 反向恢复时间为150ns。
  • 结电容≤1。

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，并且具有更快的接通和断开频率。最常用的高速开关二极管是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系列采用表面安装。下面讨论1N串联开关二极管的一些主要参数。

系列 最大反向工作电压（伏特）。 反向电流uA。 反向击穿电压，单位为伏特。 正向电流（mA） 正向电压降（伏特） 包裹 反向恢复时间（ns） 零偏置电容pF
1N4148/1N914 75 0.025 100 150 1. DO-35型 4. 4.
1N4149/1N916 75 0.025 100 150 1. DO-35型 4. 2.
1N4150/1N3600 50 0.01 60 200 1. DO-35型 6. 2.5
1N4151/1N3604个 50 0.05 75 150 1. DO-35型 2. 2.
1N4152/1N3605个 30 0.05 40 150 0.88 DO-35型 2. 2.
1N4153/1N3606 50 0.05 75 150 0.88 DO-35型 2. 2.
2014年1月 25 0.1 35 150 1. DO-35型 2. 4.
1N4446/1N914A 75 0.025 100 150 1. DO-35型 4. 4.
1N4447/1N916A 75 0.025 100 150 1. DO-35型 4. 2.
1N4448/1N914B 75 0.025 100 150 1. DO-35型 4. 4.
1N4449/1N916B 75 0.025 100 150 1. DO-35型 4. 2.

超高速开关二极管

最常用的超高速开关二极管是表面封装的RLS系列和含铅塑料封装的1SS系列。

系列 包裹 反向恢复时间（ns） 正向电压降（V） 反向击穿电压（V） 最大反向工作电压（V） 正向电流（mA） 反向电流，单位为uA 零偏置电容（pF）
1个92 DO-35型 2. 1. 75 65 200 0.5 3.
1个93 DO-35型 2. 1. 55 50 200 0.5 3.
第136页 DO-34型 2. 1. 75 65 200 0.5 3.
第137页 DO-34型 2. 1. 55 50 200 0.5 3.
RLS92型 LL-34型 2. 1. 75 65 200 0.5 3.
RLS93型 LL-34型 2. 1. 55 50 200 0.5 3.

低功率开关二极管

这些类型的二极管具有较小的功耗，然而，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。

系列 包裹 反向恢复时间（ns） 正向电压降（V） 反向击穿电压（V） 最大反向工作电压（V） 正向电流（mA） 反向电流，单位为uA 零偏置电容（pF）
RLS139型 LL-34型 50 1.2 90 80 130 0.02 5.
RLS140型 LL-34型 50 1.2 55 50 120 0.01 5.
第一139 DO-35型 50 1.2 90 80 130 0.02 5.
第140页 DO-35型 50 1.2 55 50 120 0.01 5.
ISS290 DO-34型 50 1.2 90 80 130 0.02 5.
ISS291 DO-34型 50 1.2 55 50 120 0.01 5.

高背压开关二极管

这些二极管的反向击穿电压高于220伏；然而，它的反向恢复时间值&零偏置电容相当大。最常用的高背压开关二极管是可用于含铅塑料封装的1SS系列和可用于表面封装的RLS系列。

系列 包裹 反向恢复时间（ns） 正向电压降（V） 反向击穿电压（V） 最大反向工作电压（V） 正向电流（mA） 反向电流，单位为uA 零偏置电容（pF）
RLS245 LL-34型 75 1.5 250 220 200 10 3.
第142页 DO-35型 400 1. 300 300 200 0.5 10
第143页 DO-35型 400 1. 250 200 200 10 10
第145页 DO-34型 400 1. 300 250 200 10 10
第一146 DO-34型 400 1. 250 200 200 10 10
第144页 DO-35型 75 1.5 200 220 200 3. 3.
第一245 DO-35型 75 1.5 250 220 200 3. 3.

硅电压开关二极管

这是一种新型的半导体器件，分为单向电压开关二极管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，如过电压保护、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，其包括硅半导体材料和四层PnPN结构。正方向切换特性和负方向切换特性不相同。双向电压开关二极管包括五层NPnPN硅半导体材料，其中其正向和反向的负电阻开关特性相似。

系列 A中的涌入电流 保持电流（mA） 转弯电压（V） 接通电流（mA） 级上电压（V） 级上电流（A）
K130（单向） 10 100 120至140 0.2 1.5 1.
2CTK（双向） 20 100 80-300 0.2 1.5 1.

开关二极管的优点

开关二极管的优点主要包括以下几个方面。

  • 切换速度快。
  • 体积小。
  • 长寿。
  • 高可靠性。
  • 更好的性能。
  • 噪音更小。
  • 恢复时间快。
  • 在恶劣的环境中工作。
  • 它适用于高达100 mA的小信号切换。

应用

这个开关二极管的应用主要包括以下内容。

  • 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。
  • 用作开关电源中的整流器。
  • 反向电流和放电保护。

因此，这一切都是关于开关二极管及其工作原理的概述。该二极管用于离散系统，并且在开关配置内工作。根据应用情况，该二极管也可以用作简单的整流二极管、检测二极管或瞬态电压抑制器。这里有一个问题要问你，开关二极管的缺点是什么？