开关二极管基础知识图解

开关二极管是半导体二极管的一种，是为在电路上进行“开”、“关”而特殊设计制造的一类二极管。它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短，常见的有2AK、2DK等系列，主要用于电子计算机、脉冲和开关电路中。

工作原理

半导体二极管导通时相当于开关闭合（电路接通），截止时相当于开关打开（电路切断），所以二极管可作开关用，常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性，在正偏压下PN结导通，在导通状态下的电阻很小，约为几十至几百欧；在反向偏压下，则呈截止状态，其电阻很大，一般硅二极管在10ΜΩ以上，锗管也有几十千欧至几百千欧。利用这一特性，二极管将在电路中起到控制电流接通或关断的作用，成为一个理想的电子开关。

以上的描述，其实适用于任何一支普通的二极管，或者说是二极管本身的原理。但针对于开关二极管，最重要的特点是高频条件下的表现。

高频条件下，二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗，并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时，就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路，高频电流不再通过二极管，而是直接绕路势垒电容通过，二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小，这就相当于堵住了势垒电容这条路，达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。

工作特性

开关二极管从截止（高阻状态）到导通（低阻状态）的时间叫开通时间；从导通到截止的时间叫反向恢复时间；两个时间之和称为开关时间。一般反向恢复时间大于开通时间，故在开关二极管的使用参数上只给出反向恢复时间。开关二极管的开关速度是相当快的，像硅开关二极管的反向恢复时间只有几纳秒，即使是锗开关二极管，也不过几百纳秒。

开关二极管具有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等特点，广泛应用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路中。

种类

开关二极管分为普通开关二极管、高速开关二极管、超高速开关二极管、低功耗开关二极管、高反压开关二极管、硅电压开关二极管等多种。

普通开关二极管

常用的国产普通开关二极管有2AK系列锗开关二极管，表4-8为2AK系开关二极管的主要参数。

高速开关二极管

高速开关二极管较普通开关二极管的反向恢复时间更短，开、关频率更快。

常用的国产高速开关二极管有2CK系列。

进口高速开关二极管有1N系列、1S系列、1SS系列（有引线塑封）和RLS系列（表面安装）。

超高速开关二极管

常用的超高速二极管有1SS系列（有引线塑封）和RLS系列（表面封装）。

低功耗开关二极管

低功耗开关二极管的功耗较低，但其零偏压电容和反向恢复时间值均较高速开关二极管低。

常用的低功耗开关二极管有RLS系列（表面封装）和1SS系列（有引线塑封）。

高反压开关二极管

高反压开关二极管的反向击穿电压均在220V以上，但其零偏压电容和反向恢复时间值相对较大。

常用的高反压开关二极管有RLS系列（表面封装）和1SS系列（有引线塑封） 。

硅电压开关二极管

硅电压开关二极管是一种新型半导体器件，有单向电压开关二极管和双向电压开关二极管之分，主要应用于触发器、过压保护电路、脉冲发生器及高压输出、延时、电子开关等电路。

单向电压开关二极管也称转折二极管，邮PnPN四层结构的硅半导体材料组成，其正向为负阻开关特性（指当外加电压升高到正向转折电压值时，开关二极管由截止状态变为导通状态，即由高阻转为低阻），反向为稳定特性。双向电压二极管由NPnPN五层结构的硅半导体材料组成，其正向和反向均具有相同的负阻开关特性。

开关二极管电路分析

开关二极管同普通的二极管一样，也是一个PN结的结构，不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。

当给开关二极管加上正向电压时，二极管处于导通状态，相当于开关的通态；当给开关二极管加上反向电压时，二极管处于截止状态，相当于开关的断态。二极管的导通和截止状态完成开与关功能。

开关二极管就是利用这种特性，且通过制造工艺，开关特性更好，即开关速度更快，PN结的结电容更小，导通时的内阻更小，截止时的电阻很大。

电路中VD1是开关二极管，他的作用相当于一个开关，用来接通和断开电容C2的。

关于二极管开关电路分析思路说明如下几点：

（1）电路中，C2和VD1串联，根据串联电路特性可知，C2和VD1要么同时接入电路，要么同时断开。如果只是需要C2并联在C1上，可以直接将C2并联在C1上，可是串入二极管VD1，说明VD1控制着C2的接入与断开。

（2）根据二极管的导通与截止特性可知，当需要C2接入电路时让VD1导通，当不需要C2接入电路时让VD1截止，二极管的这种工作方式称为开关方式，这样的电路称为二极管开关电路。

（3）二极管的导通与截止要有电压控制，电路中VD1正极通过电阻R1、开关S1与直流电压+V端相连，这一电压就是二极管的控制电压。

（4）电路中的开关S1用来控制工作电压+V是否接入电路。根据S1开关电路更容易确认二极管VD1工作在开关状态下，因为S1的开、关控制了二极管的导通与截止。

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