入门#二极管#整流#肖特基#快恢复#反向恢复#续流

二极管：整流、快恢复、肖特基 Diode

二极管（Diode）是最简单的半导体器件：一个 PN 结，只允许电流从阳极（Anode）流向阴极（Cathode），反方向基本不导通。它的符号是一个三角形顶一根竖线——箭头指向就是正向电流方向。它把交流电"整流"成直流，也做续流、隔离、保护。

1. 设计动机：为什么需要"单向阀门"

市电是 50Hz 交流，电压正负半周来回翻转。如果直接接电子设备，负半周会让电源/芯片反向偏置而损坏。二极管就像水管里的单向阀门：只让一个方向的电流通过，把负半周"砍掉"，这就是整流。开关电源里，电感关断时要给电流一条泄放通路，也靠二极管（续流二极管）。

水流要顶开阀门，得先克服弹簧压力——这对应二极管的正向压降 $V_F$ ：硅管约 0.6~0.7V，必须超过这个电压才明显导通。反向时阀门关死（近似不漏水），但压力太大（超过反向耐压）会把管子撑破（反向击穿）。

正向导通后电流急剧上升，但两端压降基本维持在 $V_F$ 。反向只有极小漏电流，直到反向电压超过 $V_{RRM}$ 发生击穿。

参数	英文	含义	典型数量级
正向压降	VF	导通时阳极-阴极电压	硅整流 ≈0.7~1.1V；肖特基 ≈0.3~0.5V
反向耐压	VRRM (Peak Reverse Voltage)	能承受的最高反向电压	50V、100V、400V、1000V
平均正向电流	IF(AV)	长期允许的平均直流电流	1N4001≈1A；肖特基 SS34≈3A
反向恢复时间	trr	从导通转到反向阻断所需时间	普通整流 µs 级；快恢复 50~100ns；肖特基 ≈0
反向漏电流	IR	反向截止时的微小电流	肖特基较大（mA 级，高温更甚）

三类常用二极管：

低压大电流优先肖特基： $V_F$ 低意味着导通损耗 $P=V_F\cdot I$ 小。5V/10A 输出用 0.4V 肖特基比 0.9V 硅管少耗 5W，效率与发热差别巨大。
高压/高频别用肖特基：肖特基耐压通常 ≤100V，且漏电流随温度升高急剧增大，高温下可能过热；高压场合用快恢复硅二极管。
反向恢复是开关电源的关键：普通整流管 trr 慢，在高频开关时反向未及时关断，产生大反向电流尖峰、增加损耗和噪声。SMPS 续流/整流必须用快恢复或肖特基。
按峰值浪涌留裕量：上电时大电容充电形成浪涌电流，二极管要能承受峰值浪涌电流（I_FSM），别只看平均电流。
串联压降要算进去：防反接电路串一颗二极管， $V_F$ 会吃掉一部分电压（5V 系统吃 0.4~0.7V），低压系统要权衡，或改用 MOSFET 理想二极管。

下图是最简单的半波整流：交流输入经二极管只取正半周，再由电容滤波成较平滑的直流：

需求：交流 9V RMS 输入，整流滤波后给 5V LDO 前级。
整流：选 1N4001（50V/1A）半波或全桥，工作频率 50Hz 无需快恢复。
滤波电容：半波整流后电容取值 $C\approx I_{load}/(f\cdot \Delta V)$ 。负载 0.1A、允许纹波 1V，则 $C\approx0.1/(50\times1)=2000\mu F$ ，取 2200µF/25V 电解。
注意：电容充电只在交流峰值附近发生，二极管导通角小、峰值电流大，要确认二极管浪涌额定足够；全波/桥式整流纹波频率加倍（100Hz），所需电容更小。

肖特基高温漏电流过热：现象——肖特基在高温下发烫、甚至烧毁。原因——肖特基反向漏电流随温度指数上升，漏流×反向电压变成额外损耗发热，形成正反馈。解决——高温环境选低漏流型号、降额、加散热，或改用硅快恢复。
高频误用普通整流管：现象——开关电源二极管发热、效率低、有尖峰。原因——trr 太慢，反向恢复电流尖峰大。解决——换快恢复/肖特基。
防反接二极管压降吃掉电压：现象——5V 系统经二极管后只剩 4.3V。原因——串联 $V_F$ 。解决——低压大电流改用 P-MOSFET 做理想二极管（压降 mV 级），或接受压降。
反向耐压不足击穿：现象——二极管反向击穿短路、烧电源。原因——线路感性尖峰/浪涌超过 $V_{RRM}$ 。解决——按峰值电压留 ≥2 倍裕量，感性回路加 RC 吸收或 TVS。

硅二极管和肖特基二极管的正向压降大约各是多少？低压大电流选哪个？

硅管 $V_F\approx0.6\sim0.7V$ （大电流时到 1V 以上），肖特基 $V_F\approx0.3\sim0.5V$ 。低压大电流选肖特基，因为 $P=V_F\cdot I$ ，低压降意味着小得多的导通损耗和发热。

为什么开关电源的续流二极管要用快恢复或肖特基，而不是 1N4001？

开关频率高（几十~几百 kHz），1N4001 反向恢复时间 µs 级，在每个开关周期都有较长时间反向导通，产生很大反向恢复电流尖峰，导致损耗和发热、EMI 恶化。快恢复/肖特基 trr 短，能及时关断。

防反接串二极管时，5V/2A 负载会损失多少功率？

用肖特基 $V_F\approx0.4V$ ：损耗 $P=0.4\times2=0.8W$ ，且输出被拉低到约 4.6V。若用硅管 0.7V 则 1.4W。这就是为什么大电流低压防反接常用 MOSFET 理想二极管。