開(kāi)關(guān)二極管是半導(dǎo)體二極管的一種。它們是專門為電路上的“開(kāi)”和“關(guān)”而設(shè)計(jì)和制造的。顧名思義，它指的是具有開(kāi)關(guān)功能的二極管。開(kāi)關(guān)二極管現(xiàn)貨供應(yīng)商中芯巨能將為您介紹什么是開(kāi)關(guān)二極管、開(kāi)關(guān)二極管工作原理、開(kāi)關(guān)二極管的工作特性、開(kāi)關(guān)二極管的種類、開(kāi)關(guān)二極管典型應(yīng)用電路分析、如何測(cè)試開(kāi)關(guān)二極管及常見(jiàn)問(wèn)題解答。

一、開(kāi)關(guān)二極管簡(jiǎn)介

開(kāi)關(guān)二極管是半導(dǎo)體二極管 的一種  。它們是專門為電路上的“開(kāi)”和“關(guān)”而設(shè)計(jì)和制造的。顧名思義，它指的是具有開(kāi)關(guān)功能的二極管。該二極管具有在正向施加電壓時(shí)使電流通過(guò)（ON）、在反向施加電壓時(shí)阻止（OFF）電流的性能。與其他 二極管相比，反向恢復(fù)時(shí)間（trr）短，即 開(kāi)關(guān)二極管 從導(dǎo)通狀態(tài)到完全截止?fàn)顟B(tài)所需的時(shí)間短。常見(jiàn)的 開(kāi)關(guān)二極管 有2AK、2DK等系列，主要應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、脈沖、開(kāi)關(guān)電路中。

二、開(kāi)關(guān)二極管工作原理

當(dāng)半導(dǎo)體二極管導(dǎo)通時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合（電路導(dǎo)通）。當(dāng)其關(guān)閉時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)被打開(kāi)（電路被關(guān)閉）。由于半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦裕琍N結(jié)在正偏壓下導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)的電阻很小，約為數(shù)十至數(shù)百歐姆；在反向偏壓下，它處于截止?fàn)顟B(tài)，其電阻很大。一般硅二極管在10MΩ以上，鍺管也有幾萬(wàn)歐姆到幾十萬(wàn)歐姆。利用這一特性，二極管將在電路中起到控制電流通斷的作用，使其成為理想的電子開(kāi)關(guān)。

開(kāi)關(guān)二極管結(jié)構(gòu)

上述描述適用于任何普通二極管或二極管本身的原理。但對(duì)于開(kāi)關(guān)二極管來(lái)說(shuō)，最重要的特性是高頻下的性能。在高頻條件下，二極管的勢(shì)壘電容表現(xiàn)出極低的阻抗，并與二極管并聯(lián)。當(dāng)該勢(shì)壘電容的電容量達(dá)到一定程度時(shí)，將嚴(yán)重影響二極管的開(kāi)關(guān)性能。在極端條件下，二極管會(huì)發(fā)生短路。高頻電流不再通過(guò)二極管，而是直接旁路勢(shì)壘電容，二極管失效。開(kāi)關(guān)二極管的勢(shì)壘電容 一般很小，相當(dāng)于阻斷了勢(shì)壘電容的通路，達(dá)到了在高頻下保持良好單向?qū)щ姷男Ч?/span>

開(kāi)關(guān)二極管原理圖

三、開(kāi)關(guān)二極管的工作特性

開(kāi)關(guān)二極管從關(guān)斷（高阻態(tài)）到導(dǎo)通（低阻態(tài)）的時(shí)間 稱為開(kāi)通時(shí)間。從導(dǎo)通到結(jié)束的時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間。兩個(gè)時(shí)間之和稱為切換時(shí)間。一般反向恢復(fù)時(shí)間大于開(kāi)通時(shí)間，因此開(kāi)關(guān)二極管的工作參數(shù)中只給出了反向恢復(fù)時(shí)間。開(kāi)關(guān)二極管的開(kāi)關(guān)速度 相當(dāng)快。硅開(kāi)關(guān)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間 僅為幾納秒。即使是鍺開(kāi)關(guān)二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間也只有幾百納秒。

開(kāi)關(guān)二極管具有開(kāi)關(guān)速度快、體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高的特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的開(kāi)關(guān)電路、檢測(cè)電路、高頻和脈沖整流電路、自動(dòng)控制電路等。

當(dāng)開(kāi)關(guān)管兩極施加正向電壓時(shí)，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)給開(kāi)關(guān)二極管施加反向電壓時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)管的截止?fàn)顟B(tài)。開(kāi)關(guān)二極管 利用這一特性，可以實(shí)現(xiàn)更好的開(kāi)關(guān)特性、更快的開(kāi)關(guān)速度、PN結(jié)的結(jié)電容更小、導(dǎo)通時(shí)內(nèi)阻更小、截止時(shí)電阻更大。

(1) 開(kāi)啟時(shí)間。開(kāi)關(guān)二極管 從截止到導(dǎo)通需要一定的時(shí)間，稱為導(dǎo)通時(shí)間。這個(gè)時(shí)間越短越好。

(2)反向恢復(fù)時(shí)間。開(kāi)關(guān)二極管導(dǎo)通后 ，正向電壓被去除。二極管從導(dǎo)通到截止所需的時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間。這個(gè)時(shí)間越短越好。

(3)切換時(shí)間。導(dǎo)通時(shí)間和反向恢復(fù)時(shí)間之和稱為開(kāi)關(guān)時(shí)間。這個(gè)時(shí)間越短越好。

四、開(kāi)關(guān)二極管的種類

開(kāi)關(guān)二極管 分為普通開(kāi)關(guān)二極管、高速開(kāi)關(guān)二極管、超高速開(kāi)關(guān)二極管、低功耗開(kāi)關(guān)二極管、高反壓開(kāi)關(guān)二極管、硅電壓開(kāi)關(guān)二極管巫術(shù)二極管等。開(kāi)關(guān)二極管的封裝形式 包括塑料封裝和表面封裝。 開(kāi)關(guān)二極管形狀

開(kāi)關(guān)二極管形狀

1 普通開(kāi)關(guān)二極管

常用的通用開(kāi)關(guān)二極管 是2AK系列鍺開(kāi)關(guān)二極管。下表為2AK系列開(kāi)關(guān)二極管的主要參數(shù)。

2AK系列開(kāi)關(guān)二極管主要參數(shù)

2 高速開(kāi)關(guān)二極管

高速開(kāi)關(guān)二極管比一般開(kāi)關(guān)二極管 具有更短的反向恢復(fù)時(shí)間，并且具有更快的 開(kāi)關(guān)頻率。常用的國(guó)產(chǎn)高速開(kāi)關(guān)二極管 有2CK系列、1N系列、1S系列、1SS系列（有引線塑料封裝）、RLS系列（表面貼裝）。

 高速二極管模型參數(shù)

3 超高速開(kāi)關(guān)二極管

常用的超高速二極管有1SS系列（有引線塑料封裝）和RLS系列（表面封裝）。

超高速開(kāi)關(guān)二極管模型參數(shù)

4 小功率開(kāi)關(guān)二極管

低功耗開(kāi)關(guān)二極管的功耗較低，但其零偏電容和反向恢復(fù)時(shí)間值均 低于高速開(kāi)關(guān)二極管。常用的小功率開(kāi)關(guān)二極管 有RLS系列（表面封裝）和1SS系列（有引線塑料封裝）。

小功率開(kāi)關(guān)二極管參數(shù)

5 高反壓開(kāi)關(guān)二極管

高反向電壓開(kāi)關(guān)二極管的反向擊穿電壓在220V以上，但其零偏電容和反向恢復(fù)時(shí)間 值較大。常用的高背壓開(kāi)關(guān)二極管有RLS 系列（表面封裝）和1SS系列（引線塑料封裝）。

高背壓開(kāi)關(guān)二極管模型參數(shù)

6 硅電壓開(kāi)關(guān)二極管

硅電壓開(kāi)關(guān)二極管是一種 新型半導(dǎo)體器件，分為單向電壓開(kāi)關(guān)二極管 和雙向電壓開(kāi)關(guān)二極管。它們主要應(yīng)用于觸發(fā)器、過(guò)壓保護(hù)電路、脈沖發(fā)生器以及高壓輸出、延時(shí)、電子開(kāi)關(guān)等電路。

單向電壓開(kāi)關(guān)二極管外形圖及電路圖形符號(hào)

單向電壓開(kāi)關(guān)二極管也 稱為轉(zhuǎn)向二極管。它們由具有 PnPN 四層結(jié)構(gòu)的硅半導(dǎo)體材料組成。正方向?yàn)樨?fù)阻開(kāi)關(guān)（指當(dāng)外加電壓上升到正轉(zhuǎn)電壓值時(shí)，開(kāi)關(guān)二極管由 截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，即由高阻變?yōu)榈妥瑁?，反之為穩(wěn)定特性。雙向耐壓二極管由NPnPN五層硅半導(dǎo)體材料組成，其正向和反向具有相同的負(fù)阻開(kāi)關(guān)特性。

雙向電壓開(kāi)關(guān)二極管外形圖及電路圖形符號(hào)

五、開(kāi)關(guān)二極管典型應(yīng)用電路分析

1. 下圖所示為典型的二極管開(kāi)關(guān)電路。電路中的VD1為開(kāi)關(guān)二極管，L1和電容器C1組成LC并聯(lián)諧振電路。

 開(kāi)關(guān)二極管電路圖

(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)時(shí)，直流電壓+V不能加到VD1的正極。此時(shí)VD1截止，正極與負(fù)極之間的電阻很大。因此，由于VD1開(kāi)路，C2不能接入電路。L1與C1并聯(lián)構(gòu)成LC并聯(lián)諧振電路。

(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1導(dǎo)通時(shí)，直流電壓+V通過(guò)S1、R1加到VD1的正極，使VD1導(dǎo)通。正極和負(fù)極之間的電阻很小，相當(dāng)于VD1的正極和負(fù)極之間的連接。這樣，C2就接入電路并與電容C1并聯(lián)。L1與C1、C2組成LC并聯(lián)諧振電路。

在上述兩種狀態(tài)下，由于LC并聯(lián)諧振電路中的電容不同，一種情況是只有C1，另一種情況是C1和C2并聯(lián)。當(dāng)電容不同時(shí)，LC并聯(lián)諧振電路的諧振頻率不同。因此，VD1所在電路的真正作用是控制LC并聯(lián)諧振電路的諧振頻率。

當(dāng)電路中存在開(kāi)關(guān)時(shí)，電路的分析以開(kāi)關(guān)接通和關(guān)斷的情況為例來(lái)分析電路的工作狀態(tài)。因此，當(dāng)電路中出現(xiàn)開(kāi)關(guān)元件時(shí)，可以為電路分析提供思路。LC并聯(lián)諧振電路中的信號(hào)通過(guò)C2加到VD1的正極。但由于諧振電路中的信號(hào)幅值較小，加在VD1正極上的正半周信號(hào)幅值很小，不會(huì)使VD1導(dǎo)通。

2、 類似電路工作原理分析

如圖所示，電路中的VD1是開(kāi)關(guān)二極管，控制電壓通過(guò)R1加到VD1的正極。控制電壓為矩形脈沖電壓，波形如圖所示。

當(dāng)控制電壓為0V時(shí)，VD1不能導(dǎo)通。這相當(dāng)于開(kāi)路。此時(shí)，不影響L1和C1、L2和C2電路。當(dāng)控制電壓為高時(shí)，控制電壓導(dǎo)通開(kāi)關(guān)二極管 VD1。電路中A點(diǎn)交流信號(hào)通過(guò)導(dǎo)通的VD1和電容C3接地，相當(dāng)于電路中A點(diǎn)交流接地，使L2和C2電路不起作用。從上面的分析可以看出，電路中的二極管VD1相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，控制電路中A點(diǎn)交流信號(hào)是否接地。

六、如何測(cè)試開(kāi)關(guān)二極管？

1. 測(cè)試極性

將萬(wàn)用表切換到R×100或R×1k量程。兩根表筆分別連接到二極管的兩個(gè)電極上。第一次測(cè)試后，將兩根測(cè)試線對(duì)調(diào)，再次測(cè)試。兩次測(cè)試的結(jié)果中，一個(gè)電阻值較大（反向電阻），另一個(gè)電阻值較小（正向電阻）。小電阻測(cè)試時(shí)，黑表筆接二極管的正極，紅表筆接二極管的負(fù)極。

2、單負(fù)極導(dǎo)電性能的檢測(cè)及好壞的判斷

一般情況下，鍺材料二極管的正向電阻值為1kΩ左右，反向電阻值為300Ω左右。硅材料二極管的電阻值為5kΩ左右，反向電阻值為  ∞ （無(wú)窮大）。正向電阻越小越好，反向電阻越大越好。正向和反向電阻值相差越大，二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩Ｈ绻麥y(cè)得的二極管正向、反向電阻值接近0或阻值較小，則說(shuō)明該二極管已擊穿短路或損壞。如果測(cè)得二極管正、負(fù)電阻值均為無(wú)窮大，則說(shuō)明二極管已開(kāi)路損壞。 

七、開(kāi)關(guān)二極管常見(jiàn)問(wèn)題解答

1.二極管如何充當(dāng)開(kāi)關(guān)？

每當(dāng)超過(guò)指定電壓時(shí)，二極管電阻就會(huì)增加，使二極管反向偏置，并充當(dāng)開(kāi)路開(kāi)關(guān)。每當(dāng)施加的電壓低于參考電壓時(shí)，二極管電阻就會(huì)減小，使二極管正向偏置，并且它充當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)。

2.哪種二極管用于快速開(kāi)關(guān)？

根據(jù)應(yīng)用的不同，開(kāi)關(guān)二極管還可以用作簡(jiǎn)單的整流二極管、瞬態(tài)電壓抑制器或檢測(cè)二極管。它的特點(diǎn)是非常快的操作速率（以納秒為單位測(cè)量，而對(duì)于更高的電壓 - 微秒）。

3.二極管可以裝反嗎？

如果沒(méi)有二極管半導(dǎo)體，這種反沖電壓會(huì)損壞控制設(shè)備。正確安裝后，二極管可將反沖電壓保持在鎖上。反向安裝二極管以防止雷擊可能會(huì)導(dǎo)致云節(jié)點(diǎn)或門禁控制器重新啟動(dòng)。

4.開(kāi)關(guān)二極管用在什么地方？

開(kāi)關(guān)二極管適合切換高達(dá) 100 mA 的小信號(hào)，充當(dāng)整流器。相反，整流二極管用于交流線路整流（從交流電到直流電）。開(kāi)關(guān)二極管設(shè)計(jì)用于處理低于幾十伏的電壓。

5.兩個(gè)二極管可以并聯(lián)嗎？

如果負(fù)載電流大于單個(gè)二極管的額定電流，則可以并聯(lián)兩個(gè)或多個(gè)二極管（見(jiàn)圖 1）以獲得更高的正向電流額定值。由于不同的正向偏置特性，并聯(lián)的二極管不能均等地共享電流。