二极管MOS管选型
一、二极管选型
1.1二极管核心参数
二极管特性曲线如下：
- 正向电流：长期允许通过的最大平均电流
- 反向电压：反向击穿电压
- 正向压降：正向导通的压降
1.2整流二极管
整流二极管将交流电整成直流电。可应用于桥式整流电路。
1.3肖特基二极管
肖特基二极管不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。是一种具有低正向压降和非常快速的开关动作的半导体二极管。当电流流过肖特基二极管时，肖特基二级管端子上有一个小的电压降。普通二极管的电压压降在0.6V-1.7V之间，而肖特基二极管的电压降通常在0.15V-0.45V之间。
1.4快恢复二极管
快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管。其正向压降高于普通二极管。从性能上分为快恢复和超快恢复。
反向恢复时间：电流通过零点由正向转换到规定低值的时间间隔。
当外加二极管的电压瞬间从正向转到反向时，流经器件的电流并不能相应地瞬间从正向电流转换为反向电流。此时，正向注入的少数载流子（空穴）被空间电荷区的强电场抽取，由于这些空穴的密度高于基区平衡空穴密度，因而在反向偏置瞬间，将产生一个远大于反向漏电流的反向电流，即反向恢复电流IRM。与此同时，符合过程的强化也在加速这些额外载流子密度的下降，直到基区中积累的额外载流子的完全消失，反向电流才下降并稳定到反向漏电流。整个过程所经历的时间为反向恢复时间。
1.5TVS二极管
瞬态电压抑制二极管是一种固态 PN 结二极管，专门设计用于消除对敏感半导体和电路的突然或瞬时过电压影响。瞬态电压抑制二极管是一种钳位器件，当TVS受到反向瞬态高压尖峰脉冲冲击时，TVS以ps级的速度由高阻抗变为低阻抗，将大部分的能量快速吸收，并且钳位电压由击穿电压上升至最大钳位电压；随着脉冲电流呈指数下降，钳位电压也逐渐下降，恢复到原来状态，有效保护电子线路元器件免受各种形式的脉冲冲击。
TVS选型应关注最大反向工作电压、钳位电压、峰值脉冲电流及额定瞬态功率。
1.6稳压二极管
稳压二极管利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变。稳压二极管在反向击穿前后，电阻由很大迅速降低到一个很小值，之后电流增加而电压保持恒定。
1.7触发二极管
普通双向触发二极管通常由三个掺杂区域组成，形成两个PN结。这种特殊的结构使其具有在两个方向上都能导通的特性。
双向触发二极管的触发电压一般有以下三个等级：20~60V，100~150V，200~250V
双向触发二极管的触发电压是指在正向或反向电压下，使二极管从截止状态转变为导通状态所需的电压值。
1.8不同类型二极管对比
| 参数/特性 | 整流二极管 | 肖特基二极管 | 快恢复二极管 | TVS二极管 | 稳压二极管 | 触发二极管 (DIAC) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 核心用途 | 工频/低频整流 | 低压大电流整流 | 高频开关续流 | 瞬态电压浪涌防护 | 电压基准/稳压 | 交流相位控制触发 |
| 正向压降 (VF) | 0.7~1.1V | 0.3~0.5V (最低) | 0.8~1.2V | - | 0.6~1.5V (齐纳击穿前) | ≥25V (转折电压) |
| 反向恢复时间 (trr) | >500ns (慢) | ≈0ns (无恢复) | 5~100ns (极快) | 1~5ns (响应快) | 无意义 | 无意义 |
| 反向电压 (VR) | 50V~2000V | 20V~200V (耐压低) | 200V~1200V | 5V~600V | 2V~200V | 20V~40V (对称转折) |
| 峰值电流能力 | 高 (10×IF) | 中 (5×IF) | 高 (8×IF) | 超高 (抗浪涌) | 低 (需限流) | 低 (触发后导通) |
| 漏电流 (IR) | <5μA | 高 (1mA@125℃) | <10μA | <1μA | <1μA | <10μA |
| 关键参数 | IF, VR | VF, IR | trr, VR | 钳位电压 (VC) | 稳压精度 | 转折电压 (VBO) |
| 失效模式 | 过压击穿 | 过热烧毁 (漏电大) | 开关损耗发热 | 过功率烧毁 | 过热开路 | 过流损坏 |
| 材料工艺 | 硅 PN 结 | 金属-半导体结 | 硅 PN 结 (掺金) | 硅/雪崩结 | 硅 PN 结 (齐纳击穿) | 三层 PNPN 结构 |
二、MOS管选型
2.1MOS管参数
- VGS（th）：开启电压。当外加栅极控制电压 VGS 超过 VGS(th) 时，漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道。
- VGS：最大栅源电压。加在栅极的电压不能超过这个最大电压。
- RDS（on）：漏源电阻。导通时漏源间的最大阻抗，其决定了MOS管导通时的消耗功率。
- ID：导通电流。场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。
- VDSS：漏源击穿电压。VGS=0时，场效应管正常工作时所能承受的最大漏源电流。
- gfs：跨导。用于表征MOS管放大能力的参数，表示漏极输出电流的变化量与栅源电压变化量之比。
2.2MOS管类型
| 增强型 | N沟道 |
| P沟道 | |
| 耗尽型 | N沟道 |
| P沟道 |
| 特性 | 增强型NMOS (E-NMOS) | 增强型PMOS (E-PMOS) | 耗尽型NMOS (D-NMOS) | 耗尽型PMOS (D-PMOS) |
|---|---|---|---|---|
| 沟道默认状态 | 常关（无VGS时截止） | 常关（无VGS时截止） | 常开（无VGS时导通） | 常开（无VGS时导通） |
| 开启条件 | VGS> 正阈值电压 (VGSth>0) | VGS < 负阈值电压 (VGSth<0) | VGS< 负夹断电压 (Vp<0) 才能关断 | VGS> 正夹断电压 (Vp>0) 才能关断 |