分立器件2——二极管的雷区

admin · 发表于 2019-9-27 15:08

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二极管的雷区

二极管-Diode，众所周知是一种具有单向导电特性的电子元器件，硬件设计中经常碰到。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断（称为逆向偏压）。二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路等等。二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。二极管看似简单，却埋藏着很多雷区，需要我们特别关注。
雷区1：二极管的管压降Vf。
硅二极管（不发光类型）正向管压降0.7V，锗管正向管压降为0.3V，发光二极管正向管压降会随不同发光颜色而不同。一般经验估算为1.7V~2.2V左右。因此正常设计中不能忽略二极管前后的管压降。说白了，单向导通是以牺牲一部分电压为代价的。因此在一些电源电压比较敏感的电路中如果有使用二极管的话，要特别注意电压的变化，防止过了二极管之后的电压不满足要求。普通发光二极管的管压降更高一些，要驱动的话可千万别用1.8V这样的电源哦。
雷区2：最高反向工作电压Udrm
加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，二极管的规格手册中都会明确规定了最高反向工作电压值。反向阻断是有极限的，尤其是在交流的整流电路以及升压电路中，不但要考虑正常的反向电压，还要考虑到电感的感应电压等等因素，留足裕量。
雷区3：反向电流Idrm
反向电流是指二极管在常温（25℃）和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10℃，反向电流增大一倍。例如2AP1型锗二极管，在25℃时反向电流若为250uA，温度升高到35℃，反向电流将上升到500uA，依此类推，在75℃时，它的反向电流已达8mA，不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。很多设计要特别注意二极管在高温环境下反向电流的成倍变大，选型的时候也要关注管子的反向电流参数对电路设计的影响。

USB5V是插USB时候供电的，不插USB时，由外部12V供电，工作工程如下，插入USB后，3904三极管导通，给CPU一个低电平中断，让CPU做出相应的动作，后来在不插入USB时，发现一接上到3V的电压，CPU就能检测到USB的低电平中断，从而产生误动作，之前R13贴的是47K，后来发现了这个现象，确定是二极管反向漏电流通过R13这个47K电阻，产生的电压，导致三极管导通，后来测量，三极管基极确实有0.68V的电压。
1N4148的参数特性，IR为2.5uA，特性曲线图如下：

从图可以看出，温度在55°到85°期间的漏电流情况，而且二极管的漏电流会随温度的升高，出现成倍增长。

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