器件学习---二极管

硅二极管与肖特基二极管的区别：

一：二极管导通电压

不要形成0.7v的刻板印象

1、这个 0.7V，说的是硅二极管，肖特基二极管要更低。

2、导通电压门限，这本身就是个模糊的定义

3、导通电压有时会到 1V 以上，不同型号也相差比较大

4、发光二极管导通压降差异更大

发光二极管有多种颜色，他们的导通电压都不相同：例如红色为 2V 左右、蓝色约 2.8V 左右等等

二：二极管漏电流
温度越高，漏电流越大
这个参数，值得一提的是，肖特基二极管的漏电流，是硅二极管的 100 倍左右
硅二极管温度越高，漏电流越大，是原因硅二极管的漏电流是由少子决定的，温度越高，本征激发越
强烈，少子浓度会升高，所以漏电流就越大了。

其它几个参数就不细说了，简单提下

反向恢复时间：也是比较重要的参数，这个前面有文章专门讲过，就不再说了。
工作频率：由反向恢复时间决定的。
耐压：记住肖特基二极管耐压值，很难做高就行吧，一般不超过 100V，当然，更高的也有，这里只
说常见的。而硅二极管可以做很高。

先提一个问题：到底是什么决定了二极管的最高工作频率？

估计有不少人会回答是二极管反向恢复时间 Trr，也有人会说是二极管结电容，那到底谁是对的呢？
或者说都一样，反向恢复时间由结电容决定？

首先先看下什么是结电容？什么是反向恢复时间？

反向恢复时间
实际应用中的二极管，在电压突然反向时，二极管电流并不是很快减小到 0，而是会有比较大的反向
电流存在，这个反向电流降低到最大值的 0.1 倍所需的时间，就是反向恢复时间

为什么说反向恢复时间绝不能等同于结电容的充放电时间？

我们拿事实说话，

4 种二极管的生产厂家，耐压，封装，最大工作电流一致。这里选择
厂家为 DIODE 美台半导体（随便选的，它们家的规格书好找），最大反向耐压都为 100V，封装都是
SMA，最大工作电流为 1A。

肖特基二极管： B1100-13-F
超快恢复二极管： US1B-13-F
快恢复二极管： RS1B-13-F
普通二极管： S1B-13-F

上表表示：肖特基二极管的结电容是这里面最大的。肖特基二极管的工作频率不是最高的吗？
怎么结电容反而是最大的？

虽然规格书手册中，没有列出来肖特基二极管的反向恢复时间，但是我们应该都知道，它的反向恢复
时间是最小的。
严格来说，肖特基二极管本身的工作原理与硅二极管是不一样的，它是不存在反向恢复时间的。只是
毕竟有寄生电容的存在，所以工作频率也有一个上限
结论工作频率的关系是：肖特基二极管>超快恢复二极管>快恢复二极管>普通二极管

那回到最初的问题，二极管的最高工作频率由什么参数决定呢？

1、如果结电容太大，工作频率高不了。因为频率越高，电容的阻抗越低，信号都从电容直接过去
了，二极管失去了反向截止的作用。
2、如果反向恢复时间太大，工作频率也高不了。因为频率越高，电压翻转越快，反偏之后反向电流
还没恢复，电压又变了，二极管也失去了反向截止的作用。
所以，总的来说，结电容和反向恢复时间，都会影响二极管的最高工作频率。具体由谁决定，那看谁
的影响更大。

那有两个问题

1、结电容是怎么来的呢？

2、二极管有反向恢复时间到底又是怎么回事呢？为什么会存在？

先回答第一个：

所有的道理，其实都在 PN 结里面，我们稍稍深入了解下 PN 结，答案就出来了。结电容有两种，分别是势垒电容和扩散电容。

耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容。，或者说PN 结两端电压变化，引起积累在中间区域的电荷数量的改变，从而呈现电容效应，这个电容就是势垒电容

所以，当你随意翻开某二极管的规格书，你看到的结电容参数，它会指定测试条件。通常这个条件是
1MHz，电压为-4V（反偏）。

事实表明，二极管在反偏时，势垒电容起主要作用，而正偏时，扩散电容起主要作用。下面看看扩散电容

扩散电容
相比与势垒电容，扩散电容要更难以理解。
扩散电容：当有外加正向偏压时，在 p-n 结两侧的少子扩散区内，都有一定的少数载流子的积累，
而且它们的密度随电压而变化，形成一个附加的电容效应，称为扩散电容。
下面看看这一段话怎么理解。

当 PN 结加上正向电压，内部电场区被削弱，因为浓度差异， P 区空穴向 N 区扩散， N 区的电子向 P区扩散。

扩散的空穴和电子在内部电场区相遇，会有部分空穴和电子复合而消失，也有部分没有消失。没有复
合的空穴和电子穿过内部电场区，空穴进入 N 区，电子进入 P 区。

进入 N 区的空穴，并不是立马和 N 区的多子-电子复合消失，而是在一定的距离内，一部分继续扩
散，一部分与 N 区的电子复合消失。

显然， N 区中靠近内部电场区处的空穴浓度是最高的，距离 N 区越远，浓度越低，因为空穴不断复
合消失。同理， P 区也是一样，浓度随着远离内部电场区而逐渐降低。总体浓度分布如下图所示

当外部电压稳定不变的时候，最终 P 区中的电子， N 区中的空穴浓度也是稳定的。也就是说， P 区中
存储了数量一定的电子， N 区中存储了数量一定的空穴。如果外部电压不变，存储的电子和空穴数量就不
会发生变化，也就是说稳定存储了一定的电荷。
但是， 如果电压发生变化，比如正向电压降低，电流减小，单位时间内涌入 N 区中的空穴也会减
小，这样 N 区中空穴浓度必然会降低。同理， P 区中电子浓度也降低。所以，稳定后，存储的电子和空穴
的数量想比之前会更少，也就是说存储的电荷就变少了。

势垒电容的大小：

少数载流子，指的是 N 区中的空穴， P 区中的电子。要知道， N 区中有更多的电子，就因为 P 区中的空穴扩散到 N 区， N 区就带正电了吗？

事实确实是如此的，这需要我们发挥下想象力。
假如没有扩散作用， N 区中电子是多子，且电子带负电，但是整个 N 区是电中性的，因为 N 区是硅原子和正五价原子构成，它们都是中性的。同理 P 区中空穴是多子，整体也是电中性的

现在将 N 区和 P 区放到一起，并加上正电压，就有了正向电流。 N 区的电子向 P 区移动， P 区的空穴向 N 区移动，如果电子和空穴都在交界处复合消失，那么 N 区和 P 区还是电中性的。
但事实是，电子和空穴有的会擦肩而过，电子会在冲进 P 区，空穴也会冲进 N 区。尽管 P 区有很多空穴，电子进入后也不会马上和空穴复合消失，而是会存在一段时间。这时如果我们看 P 区整体，它不再是电中性了，它有了净电荷。电荷数量就是还没有复合的电子数量，也就是少数载流子的数量。同理， N区也有净电荷，为少数载流子空穴的数量。
所以说，扩散电容是少数载流子的积累效应。

事实表明， PN 结正偏的时候，结电容主要是扩散电容， PN 结反偏的时候，结电容主要是势垒电容。

说完二极管的结电容，再来看看反向恢复时间。

上一节我们说二极管的反向恢复时间不是由结电容决定的，这个说法需要纠正下
如果说反向恢复时间，就是正向导通时 PN 结存储的电荷耗尽所需要的时间，那这跟扩散电容还是有很大的关系的

考虑到我们能从规格书中看到的结电容参数，其实是二极管在反偏下的，这个电容其实主要是势垒电
容，跟扩散电容基本没毛关系，因为反偏时电流非常小，那电荷存储就更小了。
所以就纠正为下面这句话吧：
一般二极管规格书中，标注的结电容主要是势垒电容，它跟反向恢复时间基本没关系

可以参考下面这视频，以上只是总结，并不是个人观点！参考bi站up-硬件工程师炼成之路

【器件篇】-27-二极管结电容和反向恢复时间，微观解释，到底是怎么来的？网上的反向恢复电流波形图怎么还有这么多种？_哔哩哔哩_bilibili