一文读懂二极管家族：整流、稳压、肖特基各有什么用？

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二极管是最基本的半导体器件。一个 PN 结，单向导电，看似简单，但二极管家族庞大，不同类型的二极管特性各异、用途不同。整流、稳压、肖特基、快恢复、TVS、变容……选错了，电路要么不工作，要么烧器件。

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一、二极管的基本原理

1.1 PN 结

二极管由 P 型半导体和 N 型半导体结合而成，交界处形成 PN 结。

• .P 型：空穴多（正载流子）。
• .N 型：电子多（负载流子）。
• .PN 结：交界处形成耗尽层，有内建电场。
  

1.2 单向导电性

• .正向偏置（P 接正、N 接负）：耗尽层变薄，电流通过，二极管导通。硅管压降约 0.7V，锗管约 0.3V。
• .反向偏置（P 接负、N 接正）：耗尽层变厚，几乎无电流，二极管截止。
  

1.3 伏安特性曲线

• 正向：电压 < 导通阈值（0.7V），电流极小；超过阈值，电流急剧增大。
• 反向：电压 < 击穿电压，只有微小漏电流；超过击穿电压，反向电流急剧增大（击穿）。
  

1.4 关键参数

• .正向压降（VF）：导通时的电压降。
• .反向耐压（VR）：长期承受的最大反向电压。
• .正向电流（IF）：长期最大正向电流。
• .反向恢复时间（trr）：从导通到截止的恢复时间。
• .结电容（Cj）：影响高频特性。
• .功耗（PD）：最大允许功耗。
  

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二、整流二极管

2.1 原理与特点

整流二极管利用单向导电性，把交流电变成直流电。

特点：

• 正向压降约 0.7V（硅管）。
• 反向耐压高（几十到几千伏）。
• 正向电流大（几百 mA 到几百 A）。
• 反向恢复时间长（几 μs），速度慢。
• 适合低频（工频 50/60Hz）应用。
  

2.2 常见型号

• .1N4001~1N4007：1A，耐压 50~1000V，最常用的通用整流二极管。
• .1N5400~1N5408：3A，耐压 50~1000V。
• .6A10：6A，耐压 1000V。
• .10A10：10A，耐压 1000V。
  

2.3 整流电路

半波整流： 一个二极管，只利用正半周，效率低、纹波大。

全波整流（桥式）： 四个二极管组成桥，正负半周都利用，效率高、纹波小。

桥堆： 四个二极管集成封装，常用如 KBP、GBJ、GBL 系列。

2.4 选型要点

• .正向电流：≥ 实际电流的 1.5~2 倍。
• .反向耐压：≥ 交流峰值电压的 1.5~2 倍。
  
  • 220VAC 整流：峰值 311V，选 1N4007（1000V）。
  • 12VAC 整流：峰值 17V，选 1N4001（50V）足够。
    
• .封装：小电流用 SMA/DO-41，大电流用 SMB/SMC/桥堆。
• .浪涌电流：开机时电容充电，浪涌电流可达正常电流的 10 倍，二极管要能承受。
  

2.5 应用

• .AC-DC 整流：电源适配器、开关电源前端。
• .极性保护：防电源反接（串联二极管）。
• .续流：感性负载断电续流（低频场合）。
• .隔离：多路电源或逻辑选择。
  

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三、稳压二极管（齐纳二极管）

3.1 原理与特点

稳压二极管利用反向击穿时电压恒定的特性来稳压。

与普通二极管不同，稳压二极管工作在反向击穿区。只要电流不超过限值，击穿是可逆的，不会损坏，且击穿电压稳定。

3.2 稳压特性

• .稳压值（VZ）：反向击穿电压（2.4V~200V）。
• .工作电流（IZ）：稳压工作的电流范围（IZT ~ IZK）。
  
  • IZT：额定工作电流。
  • IZK：最小工作电流（低于此值不稳压）。
  • IZM：最大工作电流（超过烧毁）。
    
• .动态电阻（ZZT）：工作点附近电压变化/电流变化，越小稳压越好。
• .温度系数：
  
  • VZ < 5V：负温度系数（温度升高，VZ 降低）。
  • VZ > 5V：正温度系数。
  • VZ ≈ 5V：温度系数接近零，最稳定。
    

3.3 稳压电路

基本稳压电路：限流电阻 R + 稳压二极管

Vin → R → Vout（稳压管反向并联到地）

稳压原理：

• Vin 升高 → 稳压管电流增大 → R 上压降增大 → Vout 不变。
• Vin 降低 → 稳压管电流减小 → R 上压降减小 → Vout 不变。
• 负载电流变化 → 稳压管电流补偿 → Vout 不变。
  

限流电阻计算：

R = (Vin_max - VZ) / (IZ + IL_min)

要保证：

• Vin 最大时：稳压管电流不超过 IZM。
• Vin 最小时：稳压管电流不低于 IZK。
  

3.4 选型要点

• .稳压值：按需要的输出电压选（3.3V、5V、12V 等）。
• .功率：P = VZ × IZM，常见 0.5W、1W、5W。
• .工作电流：要在 IZK 和 IZM 之间，留余量。
• .精度：普通 ±5%，精密 ±2% 或 ±1%。
• .温度系数：精密应用选 5V 附近的稳压管。
  

3.5 应用

• .简单稳压：低电流、低精度稳压。
• .基准电压：ADC/DAC 基准（但精度不如基准源 IC）。
• .过压保护：稳压管钳位，保护后级。
• .电平偏移：拉高或拉低直流电平。
• .嵌位：限制信号幅度。
  

3.6 稳压管的局限

• 精度有限（±5%），不如专用基准源。
• 负载电流变化大时稳压变差。
• 噪声较大。
• 大电流稳压效率低（限流电阻消耗大）。
  

精密基准用 TL431 或专用基准源（如 LM4040）更好。

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四、肖特基二极管

4.1 原理与特点

肖特基二极管由金属-半导体结构成（不是 PN 结），利用多数载流子导电。

特点：

• .正向压降低：0.2~0.4V（比硅 PN 结的 0.7V 低很多）。
• .反向恢复时间极短：几乎没有反向恢复（多数载流子导电，无少数载流子存储）。
• .开关速度极快：适合高频。
• .反向漏电流较大：比普通二极管大。
• .反向耐压较低：通常 < 100V（高压肖特基可达 200V）。
  

4.2 与普通二极管对比[td]

参数	普通整流管	肖特基管
正向压降	0.7V	0.2~0.4V
反向恢复时间	μs 级	ns 级（近零）
工作频率	< 1kHz	> 1MHz
反向耐压	高（>1000V）	低（<200V）
反向漏电流	小	较大
成本	低	中

4.3 选型要点

• .正向压降：低压供电选低压降型号。
• .正向电流：≥ 实际电流的 1.5 倍。
• .反向耐压：≥ 工作电压的 1.5~2 倍。
• .速度：高频应用选低 Qrr 型号。
• .封装：小电流用 SMA/SOD-123，大电流用 SMC/TO-252。
  

4.4 常见型号

• .1N5817~1N5819：1A，20V/30V/40V，最常用低压肖特基。
• .SS14~SS19：1A，20V~90V，贴片 SMA。
• .SS24~SS29：2A，20V~90V，贴片 SMB。
• .SS34~SS39：3A，20V~90V，贴片 SMC。
• .MBR2045：20A，45V，大电流。
  

4.5 应用

• .高频整流：开关电源输出整流（几十 kHz~几 MHz）。
• .续流二极管：DC-DC 异步整流的续流管。
• .极性保护：低压电路防反接（压降低、损耗小）。
• .太阳能板防倒灌：防止电池向太阳能板倒灌。
• .逻辑或：多电源选择（低压降）。
• .RF 检波：高频信号检波（点接触肖特基）。
  

4.6 肖特基在 DC-DC 中的关键作用

异步 Buck 电路中，肖特基做续流二极管：

• 低正向压降 → 减少续流损耗。
• 快速恢复 → 减少开关损耗。
• 提高效率。
  

但同步整流 Buck（用 MOS 管替代二极管）效率更高，低压大电流场合逐步替代肖特基。

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五、快恢复二极管（FRD）

5.1 原理与特点

快恢复二极管是 PN 结二极管，但通过掺杂工艺优化，使反向恢复时间大幅缩短。

特点：

• 正向压降约 0.7V~1V（比肖特基高）。
• 反向恢复时间短（几十 ns ~ 几百 ns）。
• 反向耐压高（可达 1000V 以上）。
• 比普通整流管快，比肖特基慢，但耐压更高。
  

5.2 与肖特基对比[td]

参数	肖特基	快恢复
正向压降	0.2~0.4V	0.7~1V
反向耐压	低（<200V）	高（>1000V）
恢复时间	极快（ns）	快（几十~几百ns）
应用	低压高频	高压高频

5.3 选型要点

• .反向恢复时间：高频应用选 < 100ns。
• .耐压：高压场合选 600V/1000V 型号。
• .正向电流：≥ 实际 1.5 倍。
• .软恢复：软恢复比硬恢复 EMI 更好。
  

5.4 常见型号

• .UF4001~UF4007：1A，50~1000V，超快恢复。
• .MUR160~MUR1100：1A，600~1000V。
• .BYV26：1A，400~800V。
• .ETH 系列：大功率快恢复。
  

5.5 应用

• .PFC 整流：功率因数校正电路。
• .高频整流：开关电源高压整流。
• .续流：高压感性负载续流。
• .逆变电路：变频器、逆变器。
  

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六、TVS 二极管（瞬态抑制）

6.1 原理与特点

TVS 利用反向击穿特性，在极短时间内（ps 级）将瞬态过压钳位到安全值，保护后级电路。

特点：

• 响应速度极快（ps 级）。
• 能吸收大功率瞬态脉冲。
• 正常工作时高阻抗（不影响电路）。
• 过压时低阻抗（钳位保护）。
  

6.2 关键参数

• .工作电压（VRWM）：正常工作的最高电压（不导通）。
• .击穿电压（VBR）：开始击穿的电压。
• .钳位电压（VC）：过压时钳位到的电压（被保护器件要能承受）。
• .峰值脉冲功率（PPPM）：能吸收的瞬态功率（如 400W、600W、1500W）。
  

6.3 选型要点

• .工作电压：VRWM ≥ 正常工作电压（留 10~20% 余量）。
  
  • 3.3V 电路选 VRWM=3.5V~4V 的 TVS。
  • 5V 电路选 VRWM=5.5V~6V 的 TVS。
  • 12V 电路选 VRWM=13V~15V 的 TVS。
    
• .钳位电压：VC 要低于被保护器件的最大耐受电压。
• .功率：ESD 保护选 300~500W，浪涌保护选 1500W+。
• .方向：单向（直流）或双向（交流/差分信号）。
  

6.4 常见型号

• .SMAJ 系列：400W，SMA 封装。
• .SMBJ 系列：600W，SMB 封装。
• .SMCJ 系列：1500W，SMC 封装。
• .ESD 保护：TVS 阵列（如 ESDA6V8SC5）。
  

6.5 应用

• .ESD 保护：USB、HDMI、以太网等接口。
• .浪涌保护：电源入口防雷击/浪涌。
• .信号保护：传感器、通信接口。
• .继电器触点保护：抑制火花。
  

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七、其他二极管

7.1 变容二极管

原理： PN 结反偏时，结电容随反向电压变化（电压越大，电容越小）。

应用： 压控振荡器（VCO）、调谐电路、频率调制。

选型： 电容范围、Q 值、调谐线性度。

7.2 发光二极管（LED）

原理： 正向导通时，电子空穴复合发光。

选型： 颜色（波长）、亮度、正向压降、视角、功率。

应用： 指示灯、显示屏、照明、光通信。

注意： 必须串联限流电阻。R = (Vcc - Vf) / If。

7.3 光电二极管

原理： 光照 PN 结，产生光电流。

应用： 光传感器、光纤接收、红外接收、光电隔离。

7.4 肖特基势垒二极管（检波）

原理： 点接触肖特基，极低结电容。

应用： RF 检波、混频、高速开关。

7.5 雪崩二极管

原理： 工作在雪崩击穿区，利用雪崩效应。

应用： 微波振荡、过压保护。

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八、选型决策流程

8.1 看用途选类型[td]

用途	选什么二极管	典型型号
工频整流	整流二极管	1N4007
高频整流（低压）	肖特基	SS34
高频整流（高压）	快恢复	UF4007
简单稳压	稳压二极管	1N4733
续流（低频）	整流管	1N4007
续流（高频）	肖特基/快恢复	SS34
ESD 保护	TVS	SMAJ5.0A
浪涌保护	TVS/压敏电阻	SMCJ12
防反接	肖特基	SS14
检波	肖特基势垒	1N5711

8.2 看参数选型号

• .正向电流：≥ 实际 1.5~2 倍。
• .反向耐压：≥ 工作电压 1.5~2 倍。
• .正向压降：低压供电选肖特基。
• .恢复时间：高频选肖特基或快恢复。
• .功率：TVS 看峰值功率。
  

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九、二极管选型通用原则

9.1 降额设计

• 电压降额：耐压 ≥ 1.5~2 倍工作电压。
• 电流降额：额定 ≥ 1.5~2 倍工作电流。
• 功率降额：额定 ≥ 2 倍实际功耗。
• 温度降额：工作温度留 20~30℃ 余量。
  

9.2 频率匹配

• 低频（< 1kHz）：整流二极管。
• 中频（1kHz~100kHz）：快恢复。
• 高频（> 100kHz）：肖特基。
• 超高频（> GHz）：检波肖特基。
  

9.3 压降选择

• 压降敏感（低压、电池供电）：肖特基（0.2~0.4V）。
• 压降不敏感（高压、市电）：整流管/快恢复（0.7~1V）。
  

9.4 封装选择

• 小电流：SOD-123、SMA。
• 中电流：SMB、SMC。
• 大电流：TO-252、TO-220。
• 桥式整流：桥堆（KBP、GBJ）。
  

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十、常见问题

10.1 整流二极管可以当续流用吗？

低频可以，高频不行。整流管反向恢复时间太长（μs 级），高频时来不及截止，会产生大反向电流，发热甚至烧毁。

10.2 稳压管可以当整流用吗？

不可以。稳压管工作在反向击穿区，正向压降 0.7V，反向击穿电压是稳压值。如果当整流用，反向会被击穿（除非稳压值远大于工作电压）。

10.3 肖特基可以完全替代快恢复吗？

低压场合可以，高压场合不行。肖特基耐压通常 < 200V，高压场合用快恢复。

10.4 TVS 和稳压管有什么区别？

• TVS 响应更快（ps 级 vs μs 级），吸收功率更大。
• TVS 专为瞬态保护设计，稳压管用于持续稳压。
• TVS 钳位电压更低（保护效果更好）。
  

10.5 续流二极管选什么类型？

• 低频（继电器、接触器）：整流管（1N4007）。
• 中频（电机驱动）：快恢复。
• 高频（DC-DC 开关电源）：肖特基或快恢复。
  

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十一、总结

二极管家族各成员的核心用途：

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类型	核心特性	典型应用
整流二极管	耐压高、电流大、速度慢	工频整流、极性保护
稳压二极管	反向击穿稳压	简单稳压、基准、钳位
肖特基二极管	低压降、速度快	高频整流、续流、防反接
快恢复二极管	高耐压、速度快	高压高频整流、PFC
TVS 二极管	极快响应、大功率	ESD 保护、浪涌保护
变容二极管	结电容可变	调谐、VCO
LED	正向发光	指示、照明、显示
光电二极管	光生电流	光检测、光接收

选型核心思路：

• .看用途：整流、稳压、续流、保护、检波……
• .看频率：低频用整流管，高频用肖特基/快恢复。
• .看电压：低压用肖特基，高压用快恢复。
• .看电流：留 1.5~2 倍余量。
• .看耐压：留 1.5~2 倍余量。
• .看封装：功率大用大封装。
  

二极管是最基本的半导体器件，理解了各类型的特性和应用场景，就能在各种电路中正确选型。.