在半導體器件選型環(huán)節(jié)，二極管的正向導通壓降、反向耐壓、反向漏電流等核心參數(shù)備受關注。但這些參數(shù)在不同工況下的具體表現(xiàn)及其相互關聯(lián)，常被設計者忽視。尤其在功率電路中，精準把握這些特性關系，往往能顯著提升電路性能與可靠性。本文依托 SM360A（肖特基管）實測數(shù)據(jù)，深度剖析二極管關鍵特性。
一、正向導通壓降與導通電流的依存關系
當給二極管施加正向偏置電壓時，其內(nèi)部電場區(qū)域收縮，允許較大正向擴散電流穿越 PN 結。正向電壓需達到門檻值（鍺管約 0.2V，硅管約 0.6V）才能真正開啟導通。正向導通壓降并非恒定，其隨正向擴散電流線性增長，浮動壓差約 0.2V。這一變化雖小，卻對功率二極管的效率和溫升有顯著影響。設計時，若條件允許，應優(yōu)選導通壓降低、額定電流高于實際需求一倍的二極管，以優(yōu)化散熱與能效表現(xiàn)。
二極管導通壓降測試電路
導通壓降與導通電流關系
二極管導通壓降測試電路
導通壓降與導通電流關系
二、正向導通壓降與環(huán)境溫度的反向關聯(lián)
電子元器件性能受環(huán)境溫度制約顯著，二極管亦如此。實測表明，二極管導通壓降與環(huán)境溫度呈反向變化。在 -45℃低溫下，導通壓降達最大值，但穩(wěn)定性不受影響；而在 75℃高溫時，外殼溫度易超越數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的 125℃上限，此時必須降額使用。這一現(xiàn)象揭示了開關電源在高溫點降額的內(nèi)在原因，凸顯了溫控設計的重要性。
導通壓降與導通電流測試數(shù)據(jù)
導通壓降與環(huán)境溫度關系曲線
導通壓降與導通電流測試數(shù)據(jù)
導通壓降與環(huán)境溫度關系曲線
三、漏電流與反向電壓的正相關特性
施加反向電壓時，二極管內(nèi)部電場區(qū)域擴展，僅有少量漂移電流（即漏電流）流經(jīng) PN 結。漏電流大小直接受反向電壓影響，二者呈正相關。常溫下，肖特基管漏電流可忽略不計。但在高反向電壓場景下，漏電流增大，不僅會提升二極管自身溫升，還會降低功率電路效率。因此，設計時應關注二極管在實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系曲線
反向電壓與漏電流關系曲線
四、漏電流與環(huán)境溫度的強耦合關系
環(huán)境溫度是漏電流的關鍵影響因素。在額定反壓條件下，隨著溫度升高，漏電流呈上升趨勢，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導通電流來優(yōu)化設計，保障二極管在高溫環(huán)境下的可靠性。
漏電流與環(huán)境溫度關系曲線
漏電流與環(huán)境溫度關系曲線
五、反向恢復時間：高頻性能的關鍵指標
二極管反向恢復時間定義為電流從正向切換至反向，再降至規(guī)定低值的時間跨度。這一過程涉及釋放 PN 結擴散電容中儲存的電荷。反向恢復時間直接決定了二極管在高頻連續(xù)脈沖下的開關能力。若反向脈沖時長短于反向恢復時間，二極管將失去開關功能，正反向均可導通。在高頻應用場景中，較長的反向恢復時間不僅加重損耗，還會引發(fā)電磁干擾。選型時，應優(yōu)先考慮 PN 結電容小、反向恢復時間短的二極管，盡管多數(shù)廠家未提供該參數(shù)，但其對電路性能影響不容忽視。
二極管恢復時間示意圖
二極管恢復時間示意圖
六、反向電壓裕量：安全設計的核心考量
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。實際應用中，為平衡成本與安全，合理確定反向電壓裕量至關重要。實測數(shù)據(jù)顯示，反向電壓裕量并非簡單遵循額定反壓的 2 - 3 倍規(guī)則。膝點反向電壓——漏電流突變時的臨界電壓點，對二極管正常使用影響顯著。例如，SM360A 在 78V 時漏電流為 20μA，79V 時驟增至 2mA，79V 即為膝點反向電壓。高溫環(huán)境下，膝點反向電壓進一步降低。因此，確定二極管反向電壓降額值，應綜合考量物料使用環(huán)境溫度與實際導通電流，通過測試膝點反向電壓來精準設定裕量。
二極管反向電壓測試數(shù)據(jù)
二極管反向電壓測試數(shù)據(jù)優(yōu)秀的電路設計，在二極管參數(shù)選型時，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)在特性關系，能助力工程師在選型及電路故障分析中實現(xiàn)事半功倍，為打造高性能、高可靠的電子系統(tǒng)奠定堅實基礎。
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