到底是什么决定了二极管的最高工作频率?

💡 原文中文,约2200字,阅读约需6分钟。
📝

内容提要

二极管的最高工作频率由结电容和反向恢复时间决定。肖特基二极管的工作频率由结电容决定,而PN结二极管的工作频率由反向恢复时间决定。肖特基二极管的反向恢复时间很短,速度最快,可以工作在更高的频率。

🔎

延伸解读

反向恢复时间与结电容:两个独立参数

文章明确指出,反向恢复时间和结电容是两个不同的参数,不能混淆。反向恢复时间是指电压反向时,二极管电流降低到最大值0.1倍所需的时间;而结电容是二极管存在的寄生电容。通过对比快恢复二极管RS1B-13F,其结电容为15pF,若按结电容充电时间计算仅约1.5ns,但实际反向恢复时间达150ns,相差两个数量级,证明反向恢复时间并非由结电容充放电决定。

肖特基二极管:结电容最大却频率最高

在相同厂家、耐压、封装和电流条件下,肖特基二极管B1100-13-F的结电容为80pF,是四款二极管中最大的,但其工作频率却最高。这是因为肖特基二极管不存在反向恢复时间(仅有寄生电容限制),其工作频率由结电容决定。而其他PN结二极管结电容虽小(10pF-20pF),但反向恢复时间相差一个数量级,成为限制频率的主要因素。

工作频率的制约因素:谁影响更大

二极管的最高工作频率受结电容和反向恢复时间共同影响,具体由谁决定取决于哪种效应更显著。若结电容过大,高频时电容阻抗降低,信号会直接通过电容,使二极管失去反向截止作用;若反向恢复时间过长,高频下电压翻转快,反向电流未恢复电压又变,同样导致截止失效。对于肖特基二极管,反向恢复时间极短,故结电容主导;对于PN结二极管,反向恢复时间影响远大于结电容,因此由反向恢复时间决定。

❓

Q&A

二极管的最高工作频率到底由哪些参数决定?

二极管的最高工作频率由结电容和反向恢复时间共同决定。具体由哪个参数主导,取决于两者中谁的影响更大。

肖特基二极管和PN结二极管的工作频率分别由什么决定?

肖特基二极管的工作频率由结电容决定,因为其反向恢复时间极短;PN结二极管的工作频率由反向恢复时间决定,因为其反向恢复时间的影响远大于结电容。

反向恢复时间是不是就是结电容的充放电时间?

不是。反向恢复时间和结电容是两个不同的参数,不能混淆。反向恢复时间是指电压反向时,二极管电流降低到最大值0.1倍所需的时间,它并非由结电容的充放电时间决定。

为什么肖特基二极管的结电容最大,工作频率却最高?

肖特基二极管的反向恢复时间极短(严格来说不存在反向恢复时间),其工作频率上限主要由结电容决定。虽然结电容较大,但反向恢复时间的影响极小,因此整体工作频率最高。

结电容过大或反向恢复时间过长会怎样影响二极管的工作频率?

结电容过大时,高频下电容阻抗降低,信号会直接通过电容,使二极管失去反向截止作用;反向恢复时间过长时,高频下电压翻转快,反偏后反向电流尚未恢复电压又变化,同样使二极管失去反向截止作用。两者都会限制最高工作频率。

如何判断一个二极管的最高工作频率是由结电容还是反向恢复时间决定?

看哪个参数的影响更大。如果反向恢复时间很短(如肖特基二极管),则工作频率由结电容决定;如果反向恢复时间的影响远大于结电容(如PN结二极管),则工作频率由反向恢复时间决定。

🏷️

标签

➡️

继续阅读