在半導(dǎo)體器件選型環(huán)節(jié)，二極管的正向?qū)▔航怠⒎聪蚰蛪骸⒎聪蚵╇娏鞯群诵膮?shù)備受關(guān)注。但這些參數(shù)在不同工況下的具體表現(xiàn)及其相互關(guān)聯(lián)，常被設(shè)計(jì)者忽視。尤其在功率電路中，精準(zhǔn)把握這些特性關(guān)系，往往能顯著提升電路性能與可靠性。本文依托 SM360A（肖特基管）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，深度剖析二極管關(guān)鍵特性。

一、正向?qū)▔航蹬c導(dǎo)通電流的依存關(guān)系

當(dāng)給二極管施加正向偏置電壓時(shí)，其內(nèi)部電場(chǎng)區(qū)域收縮，允許較大正向擴(kuò)散電流穿越 PN 結(jié)。正向電壓需達(dá)到門檻值（鍺管約 0.2V，硅管約 0.6V）才能真正開啟導(dǎo)通。正向?qū)▔航挡⒎呛愣ǎ潆S正向擴(kuò)散電流線性增長(zhǎng)，浮動(dòng)壓差約 0.2V。這一變化雖小，卻對(duì)功率二極管的效率和溫升有顯著影響。設(shè)計(jì)時(shí)，若條件允許，應(yīng)優(yōu)選導(dǎo)通壓降低、額定電流高于實(shí)際需求一倍的二極管，以優(yōu)化散熱與能效表現(xiàn)。

二極管導(dǎo)通壓降測(cè)試電路

導(dǎo)通壓降與導(dǎo)通電流關(guān)系

二、正向?qū)▔航蹬c環(huán)境溫度的反向關(guān)聯(lián)

電子元器件性能受環(huán)境溫度制約顯著，二極管亦如此。實(shí)測(cè)表明，二極管導(dǎo)通壓降與環(huán)境溫度呈反向變化。在 -45℃低溫下，導(dǎo)通壓降達(dá)最大值，但穩(wěn)定性不受影響；而在 75℃高溫時(shí)，外殼溫度易超越數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定的 125℃上限，此時(shí)必須降額使用。這一現(xiàn)象揭示了開關(guān)電源在高溫點(diǎn)降額的內(nèi)在原因，凸顯了溫控設(shè)計(jì)的重要性。

導(dǎo)通壓降與導(dǎo)通電流測(cè)試數(shù)據(jù)

導(dǎo)通壓降與環(huán)境溫度關(guān)系曲線

三、漏電流與反向電壓的正相關(guān)特性

施加反向電壓時(shí)，二極管內(nèi)部電場(chǎng)區(qū)域擴(kuò)展，僅有少量漂移電流（即漏電流）流經(jīng) PN 結(jié)。漏電流大小直接受反向電壓影響，二者呈正相關(guān)。常溫下，肖特基管漏電流可忽略不計(jì)。但在高反向電壓場(chǎng)景下，漏電流增大，不僅會(huì)提升二極管自身溫升，還會(huì)降低功率電路效率。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)關(guān)注二極管在實(shí)際反向電壓下的漏電流表現(xiàn)，確保其處于合理區(qū)間。

反向電壓與漏電流關(guān)系曲線

四、漏電流與環(huán)境溫度的強(qiáng)耦合關(guān)系

環(huán)境溫度是漏電流的關(guān)鍵影響因素。在額定反壓條件下，隨著溫度升高，漏電流呈上升趨勢(shì)，75℃后更是直線攀升。這一特性使漏電流成為二極管外殼溫度超限的誘因之一。為控制工作溫度，可通過降低反向電壓和正向?qū)娏鱽?lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)，保障二極管在高溫環(huán)境下的可靠性。

漏電流與環(huán)境溫度關(guān)系曲線

五、反向恢復(fù)時(shí)間：高頻性能的關(guān)鍵指標(biāo)

二極管反向恢復(fù)時(shí)間定義為電流從正向切換至反向，再降至規(guī)定低值的時(shí)間跨度。這一過程涉及釋放 PN 結(jié)擴(kuò)散電容中儲(chǔ)存的電荷。反向恢復(fù)時(shí)間直接決定了二極管在高頻連續(xù)脈沖下的開關(guān)能力。若反向脈沖時(shí)長(zhǎng)短于反向恢復(fù)時(shí)間，二極管將失去開關(guān)功能，正反向均可導(dǎo)通。在高頻應(yīng)用場(chǎng)景中，較長(zhǎng)的反向恢復(fù)時(shí)間不僅加重?fù)p耗，還會(huì)引發(fā)電磁干擾。選型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮 PN 結(jié)電容小、反向恢復(fù)時(shí)間短的二極管，盡管多數(shù)廠家未提供該參數(shù)，但其對(duì)電路性能影響不容忽視。

二極管恢復(fù)時(shí)間示意圖

六、反向電壓裕量：安全設(shè)計(jì)的核心考量

二極管雖有反向擊穿極限電壓，但多數(shù)廠商未將其列入數(shù)據(jù)手冊(cè)。實(shí)際應(yīng)用中，為平衡成本與安全，合理確定反向電壓裕量至關(guān)重要。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，反向電壓裕量并非簡(jiǎn)單遵循額定反壓的 2 - 3 倍規(guī)則。膝點(diǎn)反向電壓——漏電流突變時(shí)的臨界電壓點(diǎn)，對(duì)二極管正常使用影響顯著。例如，SM360A 在 78V 時(shí)漏電流為 20μA，79V 時(shí)驟增至 2mA，79V 即為膝點(diǎn)反向電壓。高溫環(huán)境下，膝點(diǎn)反向電壓進(jìn)一步降低。因此，確定二極管反向電壓降額值，應(yīng)綜合考量物料使用環(huán)境溫度與實(shí)際導(dǎo)通電流，通過測(cè)試膝點(diǎn)反向電壓來(lái)精準(zhǔn)設(shè)定裕量。
二極管反向電壓測(cè)試數(shù)據(jù)

優(yōu)秀的電路設(shè)計(jì)，在二極管參數(shù)選型時(shí)，既要審視常溫參數(shù)，也要洞察高低溫環(huán)境下的突變特性。深刻理解二極管的這些內(nèi)在特性關(guān)系，能助力工程師在選型及電路故障分析中實(shí)現(xiàn)事半功倍，為打造高性能、高可靠的電子系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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