二极管的分类

二极管的分类方式多种多样，通常我们会结合工作原理、制造工艺、应用功能等多个维度来区分。

下面我将为您详细梳理二极管的分类方式，并对您提到的几种二极管进行解释。

一、 主要分类维度

1. 按半导体材料分类

• 硅二极管：最常见，耐压高，工作结温高，但正向压降较大（约0.6-0.7V）。

• 锗二极管：早期使用，正向压降低（约0.2-0.3V），但耐温性和反向耐压差，现在较少见。

• 砷化镓二极管：主要用于微波等高频领域。

• 碳化硅二极管：新一代宽禁带半导体，耐高压、耐高温、开关速度快，用于高端电源和新能源汽车。

• 氮化镓二极管：同样是宽禁带半导体，特性与碳化硅类似，但目前主要以晶体管形式应用。

2. 按结构和工作原理分类（这是最核心的分类）

• PN结二极管：最基础的结构，由P型半导体和N型半导体结合形成。

• 肖特基二极管：利用金属-半导体结原理制成，不是PN结。

• PIN二极管：在P和N型半导体之间夹一层本征半导体（I层），主要用于高频开关和射频电路。

3. 按功能和用途分类（这是最常用的叫法）

• 整流二极管：用于将交流电转换为直流电。

• 开关二极管：专门用于在电路中进行高频“开”和“关”的切换。

• 稳压二极管：利用反向击穿特性来稳定电压。

• 快恢复二极管：专为快速开关应用设计。

• 变容二极管：其结电容随反向电压变化，用作压控电容。

• TVS二极管：用于瞬间过压保护，防静电、防浪涌。

• 发光二极管：将电能转化为光能。

• 光电二极管：将光能转化为电能。

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二、 重点二极管类型详解

您提到的几种二极管，正是按功能和结构交叉分类的典型代表。

1. 整流二极管

• 核心功能：整流，即把交流电变成脉动的直流电。这是最基础、最广泛的应用。

• 工作原理：基于PN结的单向导电性。

• 特点：

  • 通常电流和耐压值可以做得很大（几安到上千安，几十伏到上千伏）。

  • 开关速度较慢，反向恢复时间较长，不适合高频电路。

• 常见应用：电源适配器、充电器、工业整流桥等工频（50/60Hz）场合。

2. 肖特基二极管

• 核心功能：高频、低压降整流。

• 工作原理：基于金属-半导体结（肖特基势垒），而非PN结。这是它与众不同的根本原因。

• 特点：

  • 正向压降极低：通常为0.2V-0.4V，远低于硅PN结二极管的0.7V。这能显著降低导通损耗，提高效率。

  • 开关速度极快：因为是多数载流子导电器件，没有少数载流子的存储效应，所以几乎没有反向恢复时间。

  • 缺点：反向漏电流较大，反向耐压一般较低（通常低于200V）。

• 常见应用：高频开关电源（如电脑主板、显卡的DC-DC变换器）、低压大电流输出的整流、高频电路中的钳位和保护。

3. 快恢复二极管

• 核心功能：在需要快速开关的电路中担任整流角色。

• 工作原理：仍然是PN结二极管，但通过特殊的制造工艺（如掺金、铂等）来大大减少少数载流子的寿命，从而缩短反向恢复时间。

• 特点：

  • 开关速度快：反向恢复时间通常在纳秒级到几百纳秒。

  • 正向压降和反向耐压可以做到很好的平衡，耐压可以做得比肖特基二极管高很多。

• 常见应用：高频逆变器、开关电源的次级整流、变频器、汽车电子等一切需要快速开关但又对耐压有要求的场合。

4. 其他常见二极管

• 稳压二极管：工作在反向击穿区，击穿电压稳定，用于提供基准电压或进行过压保护。

• TVS二极管：专门用于吸收瞬间高能量脉冲，响应速度极快，像电路的“避雷针”。

• 发光二极管：正向偏置时，电子与空穴复合，以光的形式释放能量。

• 开关二极管：如1N4148，强调开关特性，反向恢复时间短，但电流容量小，主要用于信号切换。

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三、 总结与对比

为了让您更清晰地理解，这里有一个简单的对比表格：

类型	核心原理	主要特点	优点	缺点	典型应用
整流二极管	PN结	耐压高，电流大，速度慢	坚固、成本低	开关损耗大，效率低	工频电源整流
肖特基二极管	金属-半导体结	超快开关，低压降	效率高，开关损耗小	耐压低，漏电大	高频、低压开关电源
快恢复二极管	改良的PN结	快速开关，耐压较高	速度与耐压的折中	压降比肖特基大	高频逆变、开关电源
稳压二极管	PN结反向击穿	稳定电压	提供精确电压基准	功率小	电压基准源、过压保护

简单来说：

• 如果您需要处理家用220V交流电整流，用整流二极管。

• 如果您在做一块高效率、高频的电脑主板电源，低压部分会用肖特基二极管。

• 如果您在设计一个变频器或大功率开关电源，其中高压高频部分会用快恢复二极管。

插播

直接用一个肖特基二极管去替换快恢复二极管是有风险的，通常不推荐直接替换。它们虽然在部分性能上相似，但核心特性和适用场景有根本的不同。盲目替换可能导致电路故障，甚至损坏元器件。

为了帮你快速把握核心区别，我先用一个表格来对比它们的关键特性：

对比维度	肖特基二极管 (Schottky)	快恢复二极管 (FRD)
核心原理	金属-半导体结	PN结或改良的PIN结
正向压降 (VF)	很低 (约0.2V-0.45V)	较高 (约0.7V-1.7V，随耐压升高)
反向恢复时间 (trr)	极短，几乎可以忽略	短 (几纳秒到几百纳秒)
反向耐压 (VRRM)	较低 (通常<200V)	很高 (可达1000V以上)
反向漏电流 (IR)	较大，且随温度升高而显著增加	较小
主要优势	效率高、开关损耗小、低压性能好	耐高压、开关速度较快、可靠性高
典型应用	低压大电流整流、高频开关电源输出侧、DC-DC转换器	开关电源初级侧、PFC电路、逆变器、电机驱动