開關(guān)二極管工作原理

半導(dǎo)體二極管導(dǎo)通時相當(dāng)于開關(guān)閉合（電路接通），截止時相當(dāng)于開關(guān)打開（電路切斷），所以二極管可作開關(guān)用，常用型號為1N4148。由于半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ姷奶匦?，在正偏壓下PN結(jié)導(dǎo)通，在導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻很小，約為幾十至幾百歐；在反向偏壓下，則呈截止?fàn)顟B(tài)，其電阻很大，一般硅二極管在10ΜΩ以上，鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性，二極管將在電路中起到控制電流接通或關(guān)斷的作用，成為一個理想的電子開關(guān)。

以上的描述，其實適用于任何一支普通的二極管，或者說是二極管本身的原理。但針對于開關(guān)二極管，最重要的特點是高頻條件下的表現(xiàn)。

高頻條件下，二極管的勢壘電容表現(xiàn)出來極低的阻抗，并且與二極管并聯(lián)。當(dāng)這個勢壘電容本身容值達(dá)到一定程度時，就會嚴(yán)重影響二極管的開關(guān)性能。極端條件下會把二極管短路，高頻電流不再通過二極管，而是直接繞路勢壘電容通過，二極管就失效了。而開關(guān)二極管的勢壘電容一般極小，這就相當(dāng)于堵住了勢壘電容這條路，達(dá)到了在高頻條件下還可以保持好的單向?qū)щ娦缘男Ч?/p>

開關(guān)二極管電路分析

開關(guān)二極管同普通的二極管一樣，也是一個PN結(jié)的結(jié)構(gòu)，不同之處是要求這種二極管的開關(guān)特性要好。

當(dāng)給開關(guān)二極管加上正向電壓時，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)的通態(tài);當(dāng)給開關(guān)二極管加上反向電壓時，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于開關(guān)的斷態(tài)。二極管的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)完成開與關(guān)功能。

開關(guān)二極管就是利用這種特性，且通過制造工藝，開關(guān)特性更好，即開關(guān)速度更快，PN結(jié)的結(jié)電容更小，導(dǎo)通時的內(nèi)阻更小，截止時的電阻很大。

開關(guān)二極管電路圖

電路中VD1是開關(guān)二極管，他的作用相當(dāng)于一個開關(guān)，用來接通和斷開電容C2的。

關(guān)于二極管開關(guān)電路分析思路說明如下幾點：

（1）電路中，C2和VD1串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路特性可知，C2和VD1要么同時接入電路，要么同時斷開。如果只是需要C2并聯(lián)在C1上，可以直接將C2并聯(lián)在C1上，可是串入二極管VD1，說明VD1控制著C2的接入與斷開。

（2）根據(jù)二極管的導(dǎo)通與截止特性可知，當(dāng)需要C2接入電路時讓VD1導(dǎo)通，當(dāng)不需要C2接入電路時讓VD1截止，二極管的這種工作方式稱為開關(guān)方式，這樣的電路稱為二極管開關(guān)電路。

（3）二極管的導(dǎo)通與截止要有電壓控制，電路中VD1正極通過電阻R1、開關(guān)S1與直流電壓+V端相連，這一電壓就是二極管的控制電壓。

（4）電路中的開關(guān)S1用來控制工作電壓+V是否接入電路。根據(jù)S1開關(guān)電路更容易確認(rèn)二極管VD1工作在開關(guān)狀態(tài)下，因為S1的開、關(guān)控制了二極管的導(dǎo)通與截止。

開關(guān)二極管工作特性

開關(guān)二極管從截止（高阻狀態(tài)）到導(dǎo)通（低阻狀態(tài)）的時間叫開通時間；從導(dǎo)通到截止的時間叫反向恢復(fù)時間；兩個時間之和稱為開關(guān)時間。一般反向恢復(fù)時間大于開通時間，故在開關(guān)二極管的使用參數(shù)上只給出反向恢復(fù)時間。開關(guān)二極管的開關(guān)速度是相當(dāng)快的，像硅開關(guān)二極管的反向恢復(fù)時間只有幾納秒，即使是鍺開關(guān)二極管，也不過幾百納秒。

開關(guān)二極管具有開關(guān)速度快、體積小、壽命長、可靠性高等特點，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的開關(guān)電路、檢波電路、高頻和脈沖整流電路及自動控制電路中。

開關(guān)二極管分類

開關(guān)二極管分為普通開關(guān)二極管、高速開關(guān)二極管、超高速開關(guān)二極管、低功耗開關(guān)二極管、高反壓開關(guān)二極管、硅電壓開關(guān)二極管等多種。

普通開關(guān)二極管

常用的國產(chǎn)普通開關(guān)二極管有2AK系列鍺開關(guān)二極管，表4-8為2AK系開關(guān)二極管的主要參數(shù)。

高速開關(guān)二極管

高速開關(guān)二極管較普通開關(guān)二極管的反向恢復(fù)時間更短，開、關(guān)頻率更快。

常用的國產(chǎn)高速開關(guān)二極管有2CK系列。

進(jìn)口高速開關(guān)二極管有1N系列、1S系列、1SS系列（有引線塑封）和RLS系列（表面安裝）。

超高速開關(guān)二極管

常用的超高速二極管有1SS系列（有引線塑封）和RLS系列（表面封裝）。

低功耗開關(guān)二極管

低功耗開關(guān)二極管的功耗較低，但其零偏壓電容和反向恢復(fù)時間值均較高速開關(guān)二極管低。

常用的低功耗開關(guān)二極管有RLS系列（表面封裝）和1SS系列（有引線塑封）。

高反壓開關(guān)二極管

高反壓開關(guān)二極管的反向擊穿電壓均在220V以上，但其零偏壓電容和反向恢復(fù)時間值相對較大。

常用的高反壓開關(guān)二極管有RLS系列（表面封裝）和1SS系列（有引線塑封） 。

硅電壓開關(guān)二極管

硅電壓開關(guān)二極管是一種新型半導(dǎo)體器件，有單向電壓開關(guān)二極管和雙向電壓開關(guān)二極管之分，主要應(yīng)用于觸發(fā)器、過壓保護(hù)電路、脈沖發(fā)生器及高壓輸出、延時、電子開關(guān)等電路。

單向電壓開關(guān)二極管也稱轉(zhuǎn)折二極管，郵PnPN四層結(jié)構(gòu)的硅半導(dǎo)體材料組成，其正向為負(fù)阻開關(guān)特性（指當(dāng)外加電壓升高到正向轉(zhuǎn)折電壓值時，開關(guān)二極管由截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，即由高阻轉(zhuǎn)為低阻），反向為穩(wěn)定特性。雙向電壓二極管由NPnPN五層結(jié)構(gòu)的硅半導(dǎo)體材料組成，其正向和反向均具有相同的負(fù)阻開關(guān)特性。

開關(guān)二極管怎么開關(guān)法

理想中的二極管是正向時完全導(dǎo)通（開），反向時完全截止（關(guān)），并且導(dǎo)通/截止之間的轉(zhuǎn)換干凈利落。但現(xiàn)實中的二極管卻不是這樣，比如一個主要問題是由正向轉(zhuǎn)為反向時，二極管不能隨即跟著由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，而是轉(zhuǎn)為反向后延遲了一小段時間后才轉(zhuǎn)為截止，在這段時間內(nèi)，二極管先是“反向?qū)ā钡?，是由“反向?qū)ā甭D(zhuǎn)為反向截止的。這在一些電路中是要出問題的。為了電路能正常就要求二極管沒有這種延時現(xiàn)象。通過工藝的改進(jìn)和材料的改進(jìn)，做出了幾近理想的二極管，這就是“開關(guān)”二極管。