二极管是电子产品中非常常见的基本电子元件，也是最早诞生的半导体器件之一。它最主要的电气特性就是“单向导电性”， 即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。 当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。利用二极管和电阻、电容、电感等元器件进行合理的连接，构成不同功能的电路，可以实现对交流电整流、对调制信号检波、限幅和钳位以及对电源电压的稳压等多种功能。针对不同的电路功能，电子工程师需要在进行电路设计时候选取不同种类、不同参数的二极管。
这篇二极管选择指南将以不同类型二极管的电气特征为脉络，教大家如何判读规格书中的各种参数，为自己的项目选取最合适的二极管。
二极管简单介绍
简单来说，二极管就是由一个硅、锗等半导体材料上构造出PN结，加上相应的电极引线及管壳封装而成的电子器件。
P型半导体的导电载流子是空穴（相当于正电荷），N型半导体的导电载流子是电子（相当于负电荷）。PN结在外加电场的作用下，空穴和电子会作定向运动，电流方向由P流向N。因此将PN结封装成二极管后的P型那端称为阳极（Anode，简写作A），N型那端称为阴极（Cathode，简写做K，来源于德语Kathode）。
二极管的阳极侧施加正电压，阴极侧施加负电压，这样就称为正向偏置(forward bias)，所加电压为正向偏压（forward voltage, VF）。如此N型半导体被注入电子，P型半导体被注入空穴。这样一来，让多数载流子过剩，耗尽层缩小、消灭，正负载流子在PN接合部附近结合并消灭。整体来看，电子从阴极流向阳极（电流则是由阳极流向阴极）。在阳极侧施加相对阴极负的电压，就是反向偏置(reverse bias)，所加电压为反向偏压(reverse voltage, VR)。这种情况下，因为N型区域被注入空穴，P型区域被注入电子，两个区域内的主要载流子都变为不足，因此结合部位的耗尽层变得更宽，内部的静电场也更强，扩散电位也跟着变大。这个扩散电位与外部施加的电压互相抵销，让反向的电流更难以通过。
实际情况下，二极管虽然处于反向偏置状态，也会有微小的反向电流（饱和电流、漏电流、漂移电流）通过。当反向偏置持续增加时，还会发生隧道击穿或雪崩击穿或崩溃，发生急剧的电流增加。开始产生这种击穿现象的（反向）电压被称为击穿电压(break-down voltage, VBR)。超过击穿电压以后反向电流急遽增加的区域被称为击穿区（崩溃区）。在击穿区内，电流在较大的范围内变化而二极管反向压降变化较小。稳压二极管就利用这个区域的动作特性而制成，有时可以作为电压源使用。
二极管的基本特性参数
二极管的静态特性参数
- VF(forward voltage) 正向电压：二极管在正向导通时的阳极与阴极之间的电压。VF越低，越接近理想二极管
- IF(forward current) 正向电流：二极管在正向导通时从阳极流向阴极的电流。流经二极管的电流如果超过最大正向电流(maximum forward current)时，二极管将会烧毁。
- VBR(break-down voltage) 击穿电压：二极管在反向偏置开始产生击穿现象的（反向）电压。
- VDC(maximum DC reverse voltage) 最大反向偏置电压：二极管的反向电压超过VDC时，二极管将被反向击穿烧毁。
- VR(reverse voltage) 反向电压：二极管在反向导通时的阴极与阳极之间的电压。
- VRRM(maximum repetitive reverse voltage) 最大重复反向电压：二极管在反向偏置模式下，在重复脉冲中能承受的最大电压。
- IR(reverse current) 反向电流：二极管在反向偏置时从阴极流向阳极的电流。IR越小，越接近理想二极管。
二极管的动态特性参数
- 反向恢复时间(reverse recovery time, trr)：二极管状态由电流流动变为突然反向偏置时，会出现较大的反向电流浪涌。这个电流称为恢复电流，恢复电流流动的时间称为反向恢复时间trr。反向恢复的这段时间时间会造成功率损耗和噪声，所以trr越小越好。
想要了解更多二极管参数的解释说明，可以参考这篇文章。
二极管的几种类型
二极管主要分为通用整流二极管(general rectifying diode)，快恢复二极管(Fast Recovery Diode, FRD)和肖特基二极管(Schottky Barrier Diode, SBD)这三类，不同类型的二极管有其不同的应用情境。依据电路功能来区分，还有稳压（齐纳）二极管、瞬态电压抑制二极管(TVS)等，此处先略过。
通用整流二极管
通用整流二极管采用PN结工艺。它最初是为了对50或60Hz的家用交流电整流而设计发明的，因此一般可以承受600V/800V或1000V这类较高电压。通用整流二极管一般VF在1V左右，IR只有几uA或几十uA。但是它的trr太长，因此不能应用于整流高频。一般桥式二极管模组有4个或6个通用整流二极管，与桥式电路配置连接。
快恢复二极管
快恢复二极管(FRD)也采用PN结工艺，也被称为高速二极管。与一般的整流二极管相比，由于FRD是专为用开关电源几十KHz或几百KHz赫的高频而设计的，所以trr要小2到3个数量级。
但实际上，trr是跟正向电流IF存在正相关关系的。因为在IF较小时，PN结附近结合的“空穴-电子对”数目比较少，二极管正负极电压突然从正向变换成反向时只需要将很少的“空穴-电子对”打散即可。而IF较大时，PN结附近结合的“空穴-电子对”数目很多，二极管正负极电压突然从正向变换成反向时需要花更多时间将全部的“空穴-电子对”打散，trr因此就增加了。
以江苏海德半导体公司出品的ES3系列快恢复二极管为例，在IF=0.5A时，它的trr只有35ns，非常适合开关电源这类高频应用。而且它的对环境的热电阻系数只有47℃/W，因此在小于1A的电流下都不产生严重的发热。
肖特基二极管
肖特基二极管(SBD)没有采用前两种类型的二极管一样的PN结工艺，而是利用金属-n型半导体接触的肖特基势垒，以产生整流的效果。和一般二极管中由半导体-半导体接面产生的PN结不同，肖特基势垒没有空穴的特性使得肖特基二极管的VF极低，这是肖特基二极管最主要的特点。但反向电流IR很大，不宜作为承受高电压的元件。
我们以江苏海德半导体公司出品的SS3系列肖特基二极管（下图）为例，可以看到SS3系列肖特基二极管的正向电压普遍比上面提到的ES3系列快恢复二极管低0.4-0.75V，而峰值反向电流则比ES3大了100-500倍。
当在二极管上反向施加电压VR时，所造成的反向电流IR会造成功率损耗。肖特基二极管的IR具有正温度特性，温度越高，IR相对于温度以指数形式变大。施加反向电压对于使用PN结工艺上的二极管来说并不是问题，因为它们的IR通常都很小。但是在高温条件下，肖特基二极管上由IR带来的功率损耗可能变得非常大：
不同二极管的应用总结
- 对于通常不会产生反向电压的应用，比如电源的反接保护，可以选用正向电压较低的肖特基二极管，也可以选用通用整流二极管
- 对于通常会有反向电压的应用，如DC/DC开关电源，应当选用IR较低、trr较低的快恢复二极管
- 对于通常会在高温条件下使用的应用，如车载电子设备，应当选用IR非常低的通用整流二极管或者快恢复二极管
下面这张图是一个隔离式AC/DC整流电路的简单示意。对于电路的不同功能区块，我们应当选用不同类型的二极管：
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