什么决定二极管的最大工作频率？

一\简单基础知识

1. 结电容

图. 1

2.反向恢复时间

图. 2

Ⅱ.事实

为什么反向恢复时间永远不能等于结电容的充放电时间?

二极管的结电容和反向恢复时间Trr特性通常由制造商提供.现在让我们比较四种不同二极管类型的特性：肖特基二极管和超快速恢复二极管.快速恢复二极管和标准二极管,

我们确保四种不同类型二极管的四家制造商具有相同的耐压,封装和最大工作电流,以使结果更可信.最大反向耐压100V,所有封装均为SMA,最大工作电流1A.这里选择的制造商是二极管半导体.

这些模型是：

●肖特基二极管：B1100-13-F

●超快速恢复二极管：US1B-13-F

●快速恢复二极管：RS1B-13-F

●普通二极管：S1B-13-F

这些二极管的参数截图如下：

图. 3

整理后的参数如下：

图. 4

肖特基二极管具有其中最大的结电容,如前所述.肖特基二极管的工作频率不是最高的,对吧?结电容最大,为什么呢?

虽然肖特基二极管的反向恢复时间在标准文件中没有规定,但我们都应该意识到它是最小的.

从严格意义上讲,肖特基二极管的工作与PN结二极管的不同之处在于没有反向恢复时间.简单地说,因为寄生电容存在,所以存在一个最大工作频率.

我们知道,各种二极管的工作频率从高到低的顺序如下：

图. 5

我们现在知道肖特基结电容是80pf,是最大的.其他三个二极管的电容范围从10pF到20pF,其反向恢复时间相差一个数量级.

如果我们假设反向恢复时间也作为结电容的充电时间,我们还可以确定结电容完全充电所需的时间.

举例来说,考虑快速恢复二极管RS1B-13F,其结电容为15pF,反向恢复电流如下图所示(摘自规范).考虑到典型的反向电流约为0.5A,很容易计算出15pF从0V充电到-50V需要1.5ns,这比实际的反向恢复时间150ns要少得多.

图. 6

因此,可以肯定的是,反向恢复时间的长度不是由PN结电容决定的.



Ⅲ.回答问题
回到最初的问题,什么因素决定了二极管的最大工作频率?

其实考虑起来很简单：首先,如果结电容太大,就不能使用高的工作频率.由于电容器的阻抗随频率降低,信号直接从电容器通过,二极管的反向截止能力丧失.

其次,如果反向恢复时间过长,则不可能实现高工作频率.因为电压在更高的频率下翻转得更快.电压在反向偏置后再次改变,反向电流没有返回,二极管作为反向截止的能力丧失了.

因此,一般来说,二极管的最大工作频率将取决于结电容和反向恢复时间.确切地说,谁选择谁的影响力更大.

肖特基二极管的工作频率由结电容决定,因为反向恢复时间非常快.

反向恢复时间决定了PN结二极管的最大工作频率,因为它比结电容(通常为数十pF)的影响要大得多.

我们也知道肖特基二极管可以在更高的频率下工作,与PN结二极管相比,肖特基二极管具有最快的肖特基速度.

综上所述,反向恢复时间不是结电容的充放电时间.