芯耀
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在嵌入式硬件中，二极管是最基础、最常用的半导体元器件之一，比如单片机的信号钳位，以及电源的AC-DC整流，几乎每一块电路板上，都可以找到二极管的身影。这篇文章，我们就梳理一下硬件设计中常用的二极管类型、原理以及应用场景。
什么是二极管？
普通的二极管是一种具有单向导电性的两端半导体器件，核心结构是PN结。
单向导电性：
当PN结外加正向偏压，即电源正极接P区，负极接N区时，PN结导通；
当PN结外加负向偏压，即电源正极接N区，负极接P区时，PN结截止。
PN结单向导电性
利用单向导电这个核心特性，二极管可以实现整流、稳压、开关、保护、调频等各类功能。
常用的二极管
稳压二极管工作在反向齐纳击穿区，也叫齐纳二极管，是专门用来做电压基准、稳压保护的器件。当反向电压达到它的标称稳压值VZ时，二极管两端电压几乎不再随电流变化，保持稳定；正向特性和普通二极管一致。
应用场景：
过压保护电路中的保护二极管
肖特基二极管Schottky Barrier Diode
肖特基二极管的核心结构不是PN结，而是金属-半导体接触形成的肖特基势垒。肖特基二极管的导通压降低，大约在0.2~0.4V，反向恢复时间极短，开关速度快，但是反向漏电流比普通二极管大。
应用场景：
开关电源次级整流
电源防反接保护
整流二极管Rectifier Diode
整流二极管是专门针对工频交流整流场景优化的器件。它可以承受很大正向电流、很高反向耐压，但是开关速度偏慢，不适合高频电路。
应用场景：
市电输入整流，交流转直流
适配器、工控板电源输入
大电流回路单向隔离
整流桥Bridge Rectifier
整流桥是由四颗整流二极管集成封装，内部构成桥式整流拓扑。整流桥使用简单，不分交流输入极性，可以直接输出直流。
应用场景：
开关电源的交流输入全波整流
电机驱动电源
快恢复二极管Fast Recovery Diode
快恢复二极管重点优化了反向恢复时间（trr）。相比于普通的整流二极管断电后还在反向漏电，只适用于低频工作，快恢复二极管反向恢复电荷很小，高频下开关损耗低。
应用场景：
高频开关电源次级整流
PFC功率校正电路
超势垒整流器Super Barrier Rectifier
超势垒整流器是基于MOS工艺的整流器件，相当于栅源短接的MOS管。超势垒整流器不仅保留了肖特基二极管低压降的优势，而且高温下反向漏电流远小于肖特基二极管，高温稳定性更好。
应用场景：
高效率DC-DC电源
车载嵌入式、LED驱动电源
光伏、电池充电整流电路
雪崩二极管Avalanche Diode
雪崩二极管工作在雪崩击穿区，和稳压二极管的齐纳击穿机理不同，雪崩击穿是在高压下载流子高速碰撞，不断激发新载流子，形成雪崩效应。雪崩二极管的击穿电压高，可承受瞬时大脉冲功率。
应用场景：
高压电路浪涌、ESD防护
高压回路电压钳位
开关二极管Switching Diode
开关二极管是小信号PN结二极管，专门优化开关速度，实现快速导通、截止切换。
应用场景：
数字电路信号钳位、信号隔离
脉冲电路、高速小信号开关
逻辑电平限幅
变容二极管Varactor Diode
变容二极管工作在反向偏置状态，PN结耗尽层宽度会随反向电压变化，使得PN结电容可以随电压连续改变。
应用场景：
射频锁相环电路
无线通信模块调谐、自动频率控制AFC
PIN二极管Positive Intrinsic Negative Diode
PIN二极管是三层结构的二极管，在P型和N型半导体之间，增加了一层无掺杂的本征I层。正向导通时，I层电阻骤降，形成低阻通路，可以通过电流控制阻值变化。反向偏置或零偏置时，I层电阻极大、结电容极低，二极管近似开路。
应用场景：
PIN光电探测器，实现光信号转电信号
射频天线端口静电、浪涌限幅保护
>/ 作者：小芯叽
