硬件基础（5）：（2）二极管分类

📌 二极管的分类与详细介绍

1. 整流二极管（Rectifier Diode）

特点：

• 主要功能：用于整流电路，将交流电转换为直流电。
• 结构：普通的PN结结构。
• 正向压降：约0.6V到0.7V（硅二极管），0.2V到0.3V（锗二极管）。
• 反向击穿电压：较高，可以承受几百伏甚至更高。

选型依据：

• 电流大小：根据电路中的负载电流选择额定电流。
• 反向击穿电压：选择能够承受电路最高反向电压的二极管。
• 应用场合：电源整流、功率转换等。

补充说明：

整流二极管在大电流和高电压环境下表现稳定。

电流大、工作频率低

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2. 快恢复二极管（Fast Recovery Diode）

特点：

• 主要功能：具有较快的恢复时间，适合用于高频电路和开关电源。
• 恢复时间：通常在几十纳秒（ns）级。
• 反向恢复电荷：较小，能在高频下迅速切换。

选型依据：

• 频率要求：对于高频电路和开关电源，选择恢复时间较短的快恢复二极管。
• 最大电流和反向电压：选择额定电流和反向电压较大的二极管。

补充说明：

适合应用于逆变器、开关电源、电视、雷达等频繁开关的电路。

电流小、工作频率高

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3. 肖特基二极管（Schottky Diode）

特点：

• 主要功能：具有低正向压降和高效率，广泛应用于低电压、高频电路。
• 正向压降：非常低，约0.2~0.4V，比普通硅二极管低。
• 反向恢复时间：非常短，适合高频和开关应用。
• 工作温度：较低温度下工作较好。
• **缺点：**反向击穿电压低、反向漏电流偏大（温度越高、漏电流越大）

选型依据：

• 低电压应用：适合用于低电压和高频率的电路。
• 效率要求：在需要高效率、低功耗的场合，例如开关电源、射频电路中使用。

补充说明：

肖特基二极管比传统硅二极管效率更高，且工作速度非常快。

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4. **稳压二极管（Zener Diode）**齐纳二极管

特点：

• 主要功能：反向击穿后能稳定电压，用于电压稳定器，此二极管是直到临界反向击穿电压前都有很高电阻；

  在反向击穿时，在一定电流范围内，端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛用于稳压电源与限幅电路中。

• 反向击穿电压：有特定的稳定值，一般选择齐纳管稳压。

• 应用场合：电压保护、过压保护、稳压电路。

选型依据：

• 反向击穿电压：选择稳定电压与电路要求匹配的稳压二极管。
• 功率要求：根据电路的功率需求选择合适的额定功率。
• **稳压值：**根据与电路选择
• 反向电流（实际应用不可超过该值，需串联电阻限流）（实际应用不可超过该值，需串联电阻限流）

补充说明：

常用于电源电路的电压调节，保护电路避免电压过高或波动。

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5. 发光二极管（LED）

特点：

• 主要功能：当电流通过时，发光，用于显示和照明。
• 正向压降：根据颜色不同，通常为1.8~3.5V（红色LED较低，白色和蓝色LED较高）。
• 寿命长：LED具有较长的使用寿命和较高的光效。
• 节能环保：低功耗，节能且无污染。

选型依据：

• 光效要求：根据需要的亮度选择合适亮度的LED。
• 电流、电压要求：选择符合电路电压和电流要求的LED。

补充说明：

LED常用于显示屏、指示灯、路灯等，随着技术的发展，LED的应用已经广泛扩展到照明领域。

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6. 瞬态电压抑制二极管（TVS Diode）

特点：

• 主要功能：用来保护电路免受瞬时电压浪涌（如静电放电、浪涌电流等）的影响，瞬变电压抑制二极管，当TVS管两侧经受瞬间高能量冲击时，它可以以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流将其两端的电压钳位在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。
• 响应速度：极快，能够在几纳秒内响应过电压保护。
• 额定功率：较高，通常耐冲击能力强。

选型依据：

• 浪涌电压大小：根据电路所能承受的最大浪涌电压选择。

• 工作电压：应当选择低于电路工作电压，但又能有效防护的二极管。

• **Vrmw：**反向关闭电压

• **Bbr：**反向击穿电压

• **Ipp：**峰值脉冲电流

• 单向/双向
  
  ​ 单向TVS管：正反特性不同，正向导通压降很低，没法做浪涌保护，所以我们需要使用反向击穿时候的特性，并联在电路中的时候，正极接TVS管的负极

​ 双向TVS管：正反特性相同，使用的时候不需要注意方向，并联在电路中即可抑制浪涌

补充说明：

常用于通信设备、汽车电子、家电等需要防止瞬态过电压的应用中。

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7. 光敏二极管（Photodiode）

特点：

• 主要功能：当光照射时，产生光生电流，常用于光电传感器、光电开关等，。
• 响应速度：响应速度较快，能够迅速响应光的变化。

选型依据：

• 光响应范围：根据需要测量的光波段选择光敏二极管的类型。
• 电流、电压要求：选择符合电路电压和电流要求的光敏二极管。

补充说明：

常用于光通信、光学传感器、红外接收器等领域。

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📌 二极管分类对比表

类型	特点	选型依据	常见应用
整流二极管	用于整流电路，正向压降0.6~0.7V	选择额定电流和反向击穿电压	电源整流、电力系统
快恢复二极管	恢复时间短，适用于高频电路	选择较短恢复时间的二极管	开关电源、高频电路
肖特基二极管	正向压降低（0.2~0.4V），开关速度快	用于低电压和高频电路，高效低功耗	高频电路、开关电源
稳压二极管	反向击穿后能稳定电压，应用于稳压电路	选择反向击穿电压与电路要求匹配的稳压二极管	电源稳压、过压保护
发光二极管（LED）	发光，广泛应用于照明、显示与指示灯	选择电流、电压及所需亮度	显示器、照明、指示灯、装饰性应用
瞬态电压抑制二极管 (TVS)	用于电压浪涌保护，响应速度快	选择浪涌电压和工作电压适配的TVS二极管	保护电路、通信设备、汽车电子、家电等
光敏二极管	光照射时产生电流，应用于光电传感器、光电开关	选择适合光响应范围的二极管	光通信、光传感器、红外接收器等

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📌 总结

不同类型的二极管有不同的特点和应用领域。根据实际电路需求，选择合适的二极管可以有效提高电路的性能和稳定性。例如，开关电源和高频电路更适合使用肖特基二极管，而需要电压保护的场合则选择稳压二极管或TVS二极管。通过理解这些特性和选型依据，可以更好地进行二极管的应用设计。