模拟电路的知识
文章目录
- 一、常见的电子元器件
- 1. 二极管
- 1.1 肖特基二极管和普通二极管
- 一、核心原理差异
- 二、关键性能参数区别
- 三、应用场景差异
- 四、直观选型建议
- 五、如何理解反向恢复时间
一、常见的电子元器件
1. 二极管
常见九种二极管介绍链接
1.1 肖特基二极管和普通二极管
肖特基二极管和普通二极管（常指PN结二极管 ）在原理、性能、应用等方面有明显区别，具体如下：
一、核心原理差异
- 肖特基二极管：基于 金属 - 半导体接触形成的肖特基势垒 工作。金属（如金、银等）与N型半导体接触，界面会因电子逸出功差异形成势垒，正向电压打破势垒时电子从半导体流向金属导通；反向电压下，势垒阻碍电子反向流动，几乎无反向电流（漏电流相对普通二极管有特点，后文说 ）。
- 普通二极管：基于 PN结的载流子扩散与复合 原理。P型（空穴多）和N型（电子多）半导体结合，形成内电场；正向电压抵消内电场，载流子扩散导通电流；反向电压增强内电场，阻碍载流子扩散，仅极少量漏电流。
二、关键性能参数区别
| 参数 | 肖特基二极管 | 普通二极管（硅管/锗管） |
|---|---|---|
| 正向压降 | 极低，通常 0.2V - 0.5V（如常见肖特基约0.3V ） | 硅管：0.6V - 0.7V；锗管：0.2V - 0.3V |
| 反向恢复时间 | 极短，纳秒级（如10 - 40ns ），高频场景优势大 | 较长，微秒级（如普通硅管几十 - 几百μs ） |
| 反向耐压 | 普遍较低，多在 150V以内（高压肖特基也难超千伏 ） | 可做很高，硅管反向耐压轻松达千伏以上，适配高压场景 |
| 反向漏电流 | 相对大（因金属 - 半导体势垒特性 ），高温下更明显 | 相对小（PN结反向阻挡作用强 ） |
三、应用场景差异
- 肖特基二极管：因 低正向压降、高频响应快，适配：
- 高频电路：如开关电源整流（利用快恢复特性减少开关损耗）、射频电路（低损耗保障信号质量）；
- 低功耗场景：充电宝、手机充电器等小功率电源，降低发热提升效率；
- 续流保护：电机、继电器等感性负载的续流，快速泄放反向电动势。
- 普通二极管：因 反向耐压高、成本低，适配：
- 高压整流：工频电源整流（如市电220V整流，肖特基耐压不够）、大功率设备电源；
- 信号处理：检波（如收音机信号提取）、稳压（稳压二极管基于PN结反向击穿，属普通二极管分支 ）；
- 通用电路：对频率、功耗要求不高的场景，如简单整流桥、电源防反接（普通硅管即可）。
四、直观选型建议
- 若需 高频、低功耗、小电压（如5V/12V电路 ），选肖特基；
- 若需 高压、低频、成本敏感（如220V整流、简单电路 ），选普通二极管（硅管为主，锗管因温度特性少用 ）。
简单说，肖特基像“高频敏捷选手”，擅长快速、低耗场景；普通二极管是“高压耐力选手”，稳扎稳打适配常规、高压需求~
五、如何理解反向恢复时间
二极管反向恢复时间的产生，源于 电荷存储效应，以下从原理到影响详细拆解：
一、核心原理：正向导通时“存了电荷”
普通二极管（PN 结型 ）正向导通时，P 区的空穴会往 N 区扩散，N 区的电子也会往 P 区扩散 。这些“扩散过去的载流子”，并不会立刻复合消失，而是在对方区域“暂时存储” ，形成 非平衡少数载流子的积累（比如 P 区存了电子、N 区存了空穴 ），这就是 电荷存储效应。
二、反向截止时“得先清电荷”
当二极管两端电压从正向突然转为反向时，本应立刻截止，但 存储的电荷不会瞬间消失 ：
- 这些存储的电荷，会在反向电场作用下“往回跑”（P 区电子被拉回 N 区，N 区空穴被拉回 P 区 ），形成 反向恢复电流；
- 同时，部分电荷还会和“多数载流子”慢慢复合。
只有等这些存储的电荷 全部被拉回、复合完，二极管才会真正进入反向截止状态。而从“开始反向电压”到“反向电流基本消失（二极管截止 ）”的时间，就是 反向恢复时间（记为 ( t_{rr} ) ，包含存储电荷“往回跑”的时间 ( t_s )，和“复合收尾”的时间 ( t_t ) ，即 ( t_{rr} = t_s + t_t ) ）。
三、肖特基二极管的特殊情况
肖特基二极管是 金属 - 半导体接触（无 PN 结 ），几乎没有“少数载流子存储”问题，所以反向恢复时间 极短（纳秒级，甚至可忽略 ） 。这也是它和普通二极管（PN 结型 ）的核心差异——普通二极管因 PN 结的电荷存储，反向恢复时间相对长（如快恢复二极管是几百纳秒，普通整流二极管甚至毫秒级 ）。
四、对电路的实际影响
- 高频电路：若二极管反向恢复时间长，在高频开关场景（比如开关电源 ），二极管还没完全截止，下一个正向电压又到来，会导致 反向电流和正向电流叠加，增加损耗、发热，甚至引发电磁干扰；
- 开关速度：反向恢复时间直接限制二极管的“开关频率”，恢复时间越长，能工作的最高频率越低；
- 系统效率：长恢复时间会让二极管在反向时“白白耗电”（反向恢复电流流经电路产生损耗 ），降低整个系统的效率。
简单说，普通二极管（PN 结型 ）因“电荷存储效应”有反向恢复时间，肖特基二极管因结构特殊几乎无此问题，这也是选型时高频、低损耗场景优先选肖特基的关键原因～