開(kāi)關(guān)二極管和整流二極管的區(qū)別
開(kāi)關(guān)二極管和整流二極管雖然都是二極管,但它們的設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)不同,因此特性和使用場(chǎng)景有巨大差異。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō):
整流二極管就像一位大力士,力量大(電流大),但動(dòng)作慢。
開(kāi)關(guān)二極管就像一位擊劍運(yùn)動(dòng)員,動(dòng)作極快(頻率高),但力量相對(duì)小。
下面我們從幾個(gè)維度進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比。詳細(xì)解釋
1. 反向恢復(fù)時(shí)間 (Reverse Recovery Time, trr)
這是區(qū)分二者的根本、重要的參數(shù)。
什么是反向恢復(fù)時(shí)間?
當(dāng)二極管從正向?qū)顟B(tài)突然切換到反向電壓狀態(tài)時(shí),它不會(huì)立即截止,而是需要一段時(shí)間來(lái)泄掉正向?qū)〞r(shí)儲(chǔ)存在PN結(jié)中的少數(shù)載流子,之后才能建立起反向阻斷能力。這段延遲時(shí)間就是反向恢復(fù)時(shí)間(trr)。
整流二極管:trr很長(zhǎng)。在工頻(50/60Hz)整流電路中,交流電變化很慢,有足夠的時(shí)間讓二極管完成恢復(fù),所以長(zhǎng)trr不是問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)更看重其承載大電流的能力和耐壓值。
開(kāi)關(guān)二極管:trr極短。在高頻開(kāi)關(guān)電路中(比如數(shù)字電路、射頻電路),信號(hào)變化極快。如果二極管的恢復(fù)速度跟不上,當(dāng)它本該截止時(shí)卻依然導(dǎo)通,就會(huì)導(dǎo)致:
開(kāi)關(guān)波形失真(邊沿變緩,產(chǎn)生拖尾)。
產(chǎn)生大量開(kāi)關(guān)噪聲和熱量。
電路無(wú)法正常工作在高頻下。
因此,開(kāi)關(guān)二極管的就是為速度而優(yōu)化。
2. 工作頻率與應(yīng)用場(chǎng)景
整流二極管的應(yīng)用:
電源適配器、手機(jī)充電器內(nèi)部的AC/DC轉(zhuǎn)換。
家電(如電視機(jī)、電腦)的電源板。
工業(yè)設(shè)備的電源部分。
總之,只要是處理“功率”轉(zhuǎn)換的地方,基本都用整流二極管。
開(kāi)關(guān)二極管的應(yīng)用:
數(shù)字邏輯電路:實(shí)現(xiàn)與、或、非等邏輯功能。
信號(hào)鉗位(Clamping):將信號(hào)電壓鉗制在某個(gè)水平。
保護(hù)電路:防止信號(hào)過(guò)沖,保護(hù)昂貴的IC。
高頻檢波:在收音機(jī)等設(shè)備中從高頻信號(hào)中提取音頻信號(hào)。
高速開(kāi)關(guān):在ADC、DAC等高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路中作為采樣保持開(kāi)關(guān)。
3. 能否互換?
一般情況下,不能互換!
用整流二極管代替開(kāi)關(guān)二極管:由于trr太長(zhǎng),電路完全無(wú)法在高頻下工作,會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱甚至損壞。
用開(kāi)關(guān)二極管代替整流二極管:
在小電流(如信號(hào)級(jí))、低電壓的直流整流場(chǎng)合可能臨時(shí)工作(例如用1N4148做小信號(hào)整流)。
但不能用在小功率開(kāi)關(guān)二極管(如1N4148)去替換電源整流二極管(如1N4007)! 因?yàn)殚_(kāi)關(guān)二極管的額定電流和散熱能力遠(yuǎn)小于整流二極管,會(huì)立即過(guò)流燒毀。
總結(jié)

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