片式二極管概述

片式二極管【SMD Diode】

全稱：片式晶體二極管，也稱為：貼片二極管。
片式晶體二極管屬于最基礎的片式半導體器件，其最重要的性質就是單向導電特性。半導體是一種特殊性質的物質，它不像導體一樣可以導電，也不像絕緣體那樣不能導電，而是介于二者之間，所以稱之為半導體，在半導體中有二種最重要的元素就是硅和鍺，晶體二極管根據所用的半導體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）。
晶體二極管的實質是一個由P型半導體和N型半導體形成的“PN結”，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于“PN結”兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等，而處于電平衡狀態。當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用，使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流I0。當外加的反向電壓達到一定程度時，P-N結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程，形成大量電子空穴對，產生了數值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現象。
片式二極管的種類繁多，目前，主要有以下系列產品得到了廣泛應用：

• 穩壓二極管、整流二極管、開關二極管、發光二極管、肖特基二極管、快恢復二極管以及瞬變抑制二極管（TVS二極管）等

完整的功率容限曲線

降低三極管的發熱損耗

放大倍數hFE和貯存時間ts

完整的功率容限曲線

功率容限(SOA)是一個曲線包圍的區域(圖1)，當加在三極管上的電壓、電流坐標值超過曲線范圍時，三極管將發生功率擊穿而損壞。在實際應用中，某些開關電源線路負載為感性，三極管關斷后，電感負載產生的自感電勢反峰電壓加在三極管的CE極之間，三極管必須有足夠的SOA、BVceo和BVcbo值才能承受這樣的反壓。

必須注意：目前一般三極管使用廠家不具備測試SOA的條件，即使是有條件的半導體三極管生產廠家，具備測試該指標的能力，但是儀器測試出的往往只是安全工作區邊界點上的數值，而不是SOA曲線的全部。這樣就有可能出現：在一點上SOA值完全一樣的兩對三極管，實際線路上使用過程中，一對三極管損壞了，而另外一對卻沒有損壞。

因此，在選擇燈用三極管的過程中，一定要找到器件生產廠家提供的完整SOA曲線。

降低三極管的發熱損耗

目前，節能燈、電子鎮流器普遍采用上下管輪流導通工作的線路，電感負載產生的自感電勢反峰電壓經由導通管泄放，所以普遍感到三極管常溫下SOA值在節能燈、電子鎮流器線路中不十分敏感。而降低三極管的發熱損耗卻引起了業界的普遍關注，這是因為三極管的二次擊穿容限是隨著溫度的升高而降低的(圖2)。

三極管在電路中工作一段時間以后，線路元器件會發熱(包括管子本身的發熱)，溫度不斷上升導致三極管hFE增大，開關性能變差，二次擊穿特性下降。反過來，進一步促使管子發熱量增大，這樣的惡性循環最終導致三極管擊穿燒毀。因此，降低三極管本身的發熱損耗是提高三極管使用可靠性的重要措施。

實驗表明：晶體管截止狀態的功耗很小；導通狀態的耗散占一定比例，但變化余地不大。晶體管耗散主要發生在由飽和向截止和由截止向飽和的過渡時期，而且與線路參數的選擇及三極管的上升時間tr、下降時間tf有很大關系。

最近幾年，業界推出的節能燈和電子鎮流器專用三極管都充分注意到降低產品的開關損耗，例如，國產BUL6800系列產品在優化MJE13000系列產品的基礎上，大幅提高了產品的開關損耗性能。

此外，控制磁環參數也有利于控制損耗。因為磁環參數的變化會引起三極管Ib的變化，影響三極管上升和下降時間。三極管過驅動可以造成三極管嚴重發熱燒毀，而三極管驅動不足，則可能造成三極管冷態啟動時瞬時擊穿損壞。

放大倍數hFE和貯存時間ts

三極管的hFE參數與貯存時間ts相關，一般hFE大的三極管ts也較大，過去人們對ts的認識以及ts的測量儀器均較為欠缺，人們更依賴hFE參數來選擇三極管。

在開關狀態下，hFE的選擇通常有以下認識：第一、hFE應盡可能高，以便用最少的基極電流得到最大的工作電流，同時給出盡可能低的飽和電壓，這樣就可以同時在輸出和驅動電路中降低損耗。但是，如果考慮到開關速度和電流容限，則hFE的最大值就受到限制；第二、中國的廠家曾經傾向于選用hFE較小的器件，例如hFE為10到15，甚至8到10的三極管就一度很受歡迎(后來，由于基極回路流行采用電容觸發線路，hFE的數值有所上升)，hFE的數值小則飽和深度小，從而有利于降低晶體管的發熱。

實際上，晶體管的飽和深度受到Ib、hFE兩個因素的影響，因而通過磁環及繞組參數、基極電阻 Rb的調整，也可以降低飽和深度。

目前，業界推出的節能燈和電子鎮流器專用三極管都十分注重對貯存時間的控制。因為貯存時間ts過長，電路的振蕩頻率將下降，整機的工作電流增大易導致三極管的損壞。雖然可以調整扼流圈電感及其他元器件參數來控制整機功率，但ts的離散性，將使產品的一致性差，可靠性下降。例如，在石英燈電子變壓器線路中，貯存時間太大的晶體管可能引起電路在低于輸出變壓器工作極限的頻率振蕩，從而造成每個周期的末端磁芯飽和，這使得晶體管ic在每個周期出現尖峰，最后導致器件過熱損壞。

如果同一線路上的兩個三極管貯存時間相差太大，整機工作電流的上下半波將嚴重不對稱，負擔重的那只三極管將容易損壞，線路也將產生更多的諧波和電磁干擾。

實際使用表明，嚴格控制貯存時間ts并恰當調整整機電路，就可以降低對hFE參數的依賴程度。還值得一提的是，在芯片面積一定的情況下，三極管特性、電流特性與耐壓參數是矛盾的，中國市場曾經用BUT11A來做220V40W電子鎮流器，其出發點是BVceo、BVcbo數值高，但是目前絕大部分電子鎮流器線路中，已經沒有必要過高選擇三極管的電壓參數。