開關(guān)二極管工作原理及應(yīng)用
二極管是一種半導(dǎo)體器件，它包括兩個端子，如陽極和陰極。二極管的主要功能是僅允許電流沿一個方向流動，因為它在一個方向上的電阻較小，而在另一個方向上的電阻較高。半導(dǎo)體二極管是最早的半導(dǎo)體電子元件。
目前，大多數(shù)二極管由硅以及鍺(Ge)和砷化鎵(GaAs)等其他半導(dǎo)體材料制成。根據(jù)應(yīng)用特性的不同，目前市場上有多種類型的二極管，例如開關(guān)二極管就是其中的一種。
開關(guān)二極管的概念
開關(guān)二極管的定義為，具有開關(guān)功能的二極管稱為開關(guān)二極管，該二極管專為電路上的開和關(guān)而設(shè)計。因此，一旦正向提供電壓源，它就會提供電流，當(dāng)反向提供電壓源時，它會停止電流供應(yīng)。
與其他類型的二極管相比，該二極管的反向恢復(fù)時間短，即從導(dǎo)通狀態(tài)到完全關(guān)斷狀態(tài)所需的時間非常短。開關(guān)二極管常用系列有2DK、2AK，主要用于開關(guān)電路、電子計算機等，開關(guān)二極管符號如下圖所示。
開關(guān)二極管工作原理
開關(guān)二極管的工作原理是，一旦增加規(guī)定的電壓，二極管的電阻就會增加。所以二極管是反向偏置的，它作為一個開路開關(guān)。同樣，當(dāng)施加的電壓低于參考電壓時，二極管的電阻將減小，因此二極管處于正向偏置狀態(tài)，因此它就像一個閉合的開關(guān)。
開關(guān)二極管特性
開關(guān)二極管的特性主要包括以下幾點內(nèi)容：
開機時間；從截止到開啟開關(guān)二極管所需的時間稱為開啟時間，這個時間越短越好。
反向恢復(fù)時間；一旦開關(guān)二極管被激活，那么正向電壓就可以被分離。開關(guān)二極管從導(dǎo)通關(guān)斷所需的時間稱為反向恢復(fù)時間。一般來說，這個時間比開啟時間要長。
切換時間；切換時間是開啟時間和反向恢復(fù)時間的總和。開關(guān)二極管的開關(guān)速度相當(dāng)快。Ge開關(guān)二極管的反向恢復(fù)時間為幾百納秒，而Si開關(guān)二極管只有幾納秒。一旦向開關(guān)的兩端提供正向電壓，則稱開關(guān)二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此等于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。類似地，當(dāng)向該二極管提供反向電壓時，則稱該二極管處于關(guān)斷狀態(tài)，這等于開關(guān)的關(guān)斷狀態(tài)。開關(guān)二極管利用這一主要特性獲得更快和更好的開關(guān)速度特性、更小的整個導(dǎo)通內(nèi)阻、更高的一次性電阻和PN結(jié)的小結(jié)電容。
開關(guān)二極管的種類
開關(guān)二極管有不同的類型，例如普通開關(guān)二極管、超高速開關(guān)二極管、高速開關(guān)二極管、高背壓開關(guān)二極管、小功率開關(guān)二極管、硅壓開關(guān)二極管。這些二極管的封裝形式是塑料和開關(guān)。
1、普通開關(guān)二極管
普通開關(guān)二極管是常用的二極管，即2AK1至2AK6、2AK7至2AK10、2AK11至2AK14等2AK系列鍺開關(guān)二極管，下面簡單介紹下這些串聯(lián)二極管的主要參數(shù)。
2、高速開關(guān)二極管
與一般的開關(guān)二極管相比，這些二極管具有更短的反向恢復(fù)時間和更快的開關(guān)頻率。最常用的高速開關(guān)二極管有1N系列、2CK系列、1S系列、RLS系列和1SS系列。1SS系列二極管采用含鉛塑料封裝，RLS系列采用表面貼裝。
3、超高速開關(guān)二極管
最常用的超高速開關(guān)二極管是采用表面封裝的RLS系列和采用含鉛塑料封裝的1SS系列。
4、低功率開關(guān)二極管
低功率開關(guān)二極管功耗較低，但是與高速開關(guān)二極管相比，它們的反向恢復(fù)時間和零偏置電容值較低，最常用的低功率開關(guān)二極管是采用含鉛塑料封裝的1SS系列和采用表面封裝的RLS系列。
5、硅電壓開關(guān)二極管
這是一種新型半導(dǎo)體器件，分為單向電壓和雙向電壓開關(guān)二極管。這些類型的二極管適用于不同的電路，如過壓保護、觸發(fā)器、高壓輸出、脈沖發(fā)生器、電子開關(guān)、延遲等。
單向電壓開關(guān)二極管也稱為轉(zhuǎn)向二極管，它包括硅半導(dǎo)體材料和四層PnPN結(jié)構(gòu)，正負方向切換特性不一樣。雙向電壓開關(guān)二極管包括五層NPnPN硅半導(dǎo)體材料，其正向和反向的負電阻開關(guān)特性相似。
開關(guān)二極管的優(yōu)勢
開關(guān)二極管的優(yōu)點主要包括以下幾方面內(nèi)容：
切換速度快
尺寸小
使用壽命長
高可靠性
更好的性能
噪音更小
恢復(fù)時間快
能夠在惡劣的環(huán)境中運行。
適用于高達100mA的小信號切換
開關(guān)二極管主要應(yīng)用
開關(guān)二極管的應(yīng)用主要包括以下幾點內(nèi)容：
開關(guān)二極管用于不同的電路，如電子設(shè)備的開關(guān)、檢測、高頻、脈沖整流和自動控制電路
這些二極管用于電壓鉗位、高速整流和開關(guān)電路
在開關(guān)模式電源中用作整流器
反向電流和放電保護
以上就是關(guān)于開關(guān)二極管基礎(chǔ)知識及工作原理的內(nèi)容介紹。不難看出，開關(guān)二極管主要用于分立系統(tǒng)，并在開關(guān)配置中運行。
當(dāng)然，根據(jù)應(yīng)用的不同，開關(guān)二極管還可用作簡單的整流二極管、檢測二極管或瞬態(tài)電壓抑制器。
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