PIN光电二极管是在PN结的P型层和N型层之间夹了一层本征半导体(semiconductor ，形成P-I-N结构而得名，如下图所示：如上图所示，处于...
如何阅读数据表：肖特基二极管
接线图
2023年08月22日 19:58 284
admin
在两个电压源之间自动选择的示例电路
现在，您可能会问自己为什么我们需要在如此低的电压下使用二极管？毕竟，我们在该级别处理的电压通常是直流电压。嗯，确实如此，但有时我们可能有两种可能的直流电压源，并且希望在它们之间自动进行选择。“这种事可能吗？” 你问。
让我们以下面的电路和相关仿真结果为例。当电源电压为 5V 时，我们从该电源汲取电流，否则，我们从 3V 电池汲取电流。
基于 1N4001 的开关电路（LTspice 中绘制的模型，Elizabeth Simon）
运行 SPICE 仿真的结果（Elizabeth Simon）
正如我们所看到的，电流完全按照我们的意愿从一种电压平稳切换到另一种电压；然而，我们的 5V 电源已降至 4.35V，而 3V 电源最终为 2.35V。
另一方面，这只是 0.65V 的压降，而不是我们在之前的专栏中观察到的 0.8V 至 1V 的压降。有什么不同？事实上，不同之处在于我们消耗的电流比以前少得多。返回1N4001 数据表正如我们之前看到的，图 4 显示了不同电流消耗水平下的典型瞬时正向电压。我们看到0.01A（10mA）时的正向电压确实约为0.65V。关于这个图，我们应该注意的另一件事是，我们操作的点位于图的底部边缘，这意味着我们不知道如果我们碰巧消耗较少的电流会发生什么。这很好地表明该二极管更适合我们之前讨论的更高电流应用。不太坚固（并且物理上较小）的部件可能更适合我们的新应用。
应用示例：实时时钟
作为使用示例电路的典型应用的示例，我们有一个实时时钟 (RTC)，我们希望在断开电路其余部分的电源时继续保持时间。在此应用中，我们将从 5V 电路发送信号来读取时钟。如果这些信号的电压为 5V，则它们的电压将高于时钟电源的电压。这通常不是一个好主意。要了解原因，让我们快速浏览一下Maxim DS1347 RTC的数据表（这只需要一分钟，之后我们将返回二极管）。
像往常一样，您可能希望将此数据表显示在屏幕上或打印出来，以便更容易理解。我们想看看第 2 页的绝对最大额定值。
DS1347 RTC 绝对最大额定值（Maxim Integrated）
请注意第二行，其中显示“所有其他引脚均连接至 GND…-0.3V 至 (Vcc + 0.3V)”。这意味着如果信号比电源电压高 0.3V 以上，该部件可能会损坏。
肖特基二极管
这意味着，虽然我们原来的基于二极管的电路提供的自动开关功能很好，但我们需要能够以较小的压降来实现这一点。当然，我们真正想要的是零压降的理想二极管。可悲的是，这样的事情并不存在。然而，有一种二极管具有较低的压降。这就是肖特基二极管，以 Walter H. Schottky 的名字命名。肖特基二极管是由半导体与金属的结形成的。由于结的一侧仅存在半导体，因此这些二极管的压降比常规二极管低得多。
现在，让我们看一下肖特基二极管的数据表。在这种情况下，我将查看安森美半导体提供的 1N5817 数据表（您可能希望再次将此数据表显示在屏幕上或打印出来，以便更容易理解）。
该器件与 1N4001 一样，额定正向电流为 1A。我们还看到该二极管是一个系列的一部分，并且该系列不同成员之间的一个区别是反向电压额定值，我们不应该感到太惊讶。然而，令人惊讶的是，反向电压额定值远低于 1N4001 系列，其中 1N5817 的额定值只能承受 20V 峰值。显然，这些部件不适用于整流电源电压。这种较低的反向电压额定值是肖特基二极管的典型特征，它是肖特基二极管不被更频繁使用的原因之一（其他原因包括价格和反向电流）。
浏览规格，我们得到了正向电压，我们看到针对不同的正向电流水平给出了三个不同的数字。在这里我们发现，在 0.1A 电流下，我们可以预期最大正向电压为 0.32V。这是令人鼓舞的，但下一行不太好，因为我们看到在室温 (25°C) 下可以有高达 1mA 的反向电流，在 100°C 下可以有高达 10mA 的反向电流。如果我们只想提供 10mA 电流，这听起来当然不是很有吸引力，但这是在额定电压（本例中为 20V）下的情况，那么 2V、3V 或 5V 时的电流是多少呢？
为了获得这个问题的答案，我们必须向下滚动到第 5 页的底部，在那里我们发现了典型反向电流的图表。从该图中，我们可以看到典型反向电流要小得多，并且随着反向电压的降低而降低。此外，从该图中我们可以看到，25°C 时的典型反向电流小于 0.1mA，反向电压小于 5V。这更好，但我们还需要记住，这是典型的而不是最大值，因此可能会更糟。为了估计最大值，我们可以假设电压曲线的形状将保持不变并相应地对其进行缩放。在这种情况下，我估计 25°C、5V 时的最大值约为 0.5mA。
当我们在这个页面上时，让我们看一下图 7，它反映了典型的正向电压。请记住，该图表给出了 0.1A 时的最大正向电压为 0.32V。图 7 显示相同电流下的典型正向电压约为 0.28V。沿着曲线向下到底部，我们在 0.02A 时得到大约 0.22V。在这种情况下，我们要寻找的点位于图表的底部，这告诉我们（如果我们还没有从反向电流规范中猜测）我们确实应该寻找更小、不太坚固的部件。
只是为了好玩，我在仿真模型中用 1N5817 替换了 1N4001，并运行它来看看会得到什么。修改后的电路和仿真结果如下所示。
基于1N5817的开关电路（LTspice绘制的模型，Elizabeth Simon）
运行 SPICE 仿真的结果（Elizabeth Simon）
这次，模型显示我们的 5V 电源已降至 4.79V，而我们的 3V 电源最终为 2.79V。这只是 0.21V 的压降，这是我从图表中猜测的（当模型、仿真和数据表一致时就很好了）。因此，我们可以将此部件用于此应用，尽管我们最好使用具有更好反向电流规格的较小部件。
说到反向电流规范，我发现我跳过了数据表中的几页。这些页面包含讨论反向电流对功耗影响的图表和方程。
对于我们之前讨论的 1N4001 二极管，我在讨论功耗时忽略了反向电流。这样做是合理的，因为反向电流远小于正向电流。毕竟，如果您的反向电流在 50V 时为 50μA，则仅为 2.5mW，远小于与正向耗散相关的 0.8W。相比之下，1N5817 的 10mA、20V 反向电流 (0.2W) 明显高于 0.45W（0.45V、1A）正向耗散。在接近额定值的情况下使用这些部件时，这是另一件需要记住的事情。
现在，您可能会问自己为什么我们需要在如此低的电压下使用二极管？毕竟，我们在该级别处理的电压通常是直流电压。嗯，确实如此，但有时我们可能有两种可能的直流电压源，并且希望在它们之间自动进行选择。“这种事可能吗？” 你问。
让我们以下面的电路和相关仿真结果为例。当电源电压为 5V 时，我们从该电源汲取电流，否则，我们从 3V 电池汲取电流。
基于 1N4001 的开关电路（LTspice 中绘制的模型，Elizabeth Simon） 运行 SPICE 仿真的结果（Elizabeth Simon）正如我们所看到的，电流完全按照我们的意愿从一种电压平稳切换到另一种电压；然而，我们的 5V 电源已降至 4.35V，而 3V 电源最终为 2.35V。
另一方面，这只是 0.65V 的压降，而不是我们在之前的专栏中观察到的 0.8V 至 1V 的压降。有什么不同？事实上，不同之处在于我们消耗的电流比以前少得多。返回1N4001 数据表正如我们之前看到的，图 4 显示了不同电流消耗水平下的典型瞬时正向电压。我们看到0.01A（10mA）时的正向电压确实约为0.65V。关于这个图，我们应该注意的另一件事是，我们操作的点位于图的底部边缘，这意味着我们不知道如果我们碰巧消耗较少的电流会发生什么。这很好地表明该二极管更适合我们之前讨论的更高电流应用。不太坚固（并且物理上较小）的部件可能更适合我们的新应用。
应用示例：实时时钟
作为使用示例电路的典型应用的示例，我们有一个实时时钟 (RTC)，我们希望在断开电路其余部分的电源时继续保持时间。在此应用中，我们将从 5V 电路发送信号来读取时钟。如果这些信号的电压为 5V，则它们的电压将高于时钟电源的电压。这通常不是一个好主意。要了解原因，让我们快速浏览一下Maxim DS1347 RTC的数据表（这只需要一分钟，之后我们将返回二极管）。
像往常一样，您可能希望将此数据表显示在屏幕上或打印出来，以便更容易理解。我们想看看第 2 页的绝对最大额定值。
DS1347 RTC 绝对最大额定值（Maxim Integrated）请注意第二行，其中显示“所有其他引脚均连接至 GND…-0.3V 至 (Vcc + 0.3V)”。这意味着如果信号比电源电压高 0.3V 以上，该部件可能会损坏。
肖特基二极管
这意味着，虽然我们原来的基于二极管的电路提供的自动开关功能很好，但我们需要能够以较小的压降来实现这一点。当然，我们真正想要的是零压降的理想二极管。可悲的是，这样的事情并不存在。然而，有一种二极管具有较低的压降。这就是肖特基二极管，以 Walter H. Schottky 的名字命名。肖特基二极管是由半导体与金属的结形成的。由于结的一侧仅存在半导体，因此这些二极管的压降比常规二极管低得多。
现在，让我们看一下肖特基二极管的数据表。在这种情况下，我将查看安森美半导体提供的 1N5817 数据表（您可能希望再次将此数据表显示在屏幕上或打印出来，以便更容易理解）。
该器件与 1N4001 一样，额定正向电流为 1A。我们还看到该二极管是一个系列的一部分，并且该系列不同成员之间的一个区别是反向电压额定值，我们不应该感到太惊讶。然而，令人惊讶的是，反向电压额定值远低于 1N4001 系列，其中 1N5817 的额定值只能承受 20V 峰值。显然，这些部件不适用于整流电源电压。这种较低的反向电压额定值是肖特基二极管的典型特征，它是肖特基二极管不被更频繁使用的原因之一（其他原因包括价格和反向电流）。
浏览规格，我们得到了正向电压，我们看到针对不同的正向电流水平给出了三个不同的数字。在这里我们发现，在 0.1A 电流下，我们可以预期最大正向电压为 0.32V。这是令人鼓舞的，但下一行不太好，因为我们看到在室温 (25°C) 下可以有高达 1mA 的反向电流，在 100°C 下可以有高达 10mA 的反向电流。如果我们只想提供 10mA 电流，这听起来当然不是很有吸引力，但这是在额定电压（本例中为 20V）下的情况，那么 2V、3V 或 5V 时的电流是多少呢？
为了获得这个问题的答案，我们必须向下滚动到第 5 页的底部，在那里我们发现了典型反向电流的图表。从该图中，我们可以看到典型反向电流要小得多，并且随着反向电压的降低而降低。此外，从该图中我们可以看到，25°C 时的典型反向电流小于 0.1mA，反向电压小于 5V。这更好，但我们还需要记住，这是典型的而不是最大值，因此可能会更糟。为了估计最大值，我们可以假设电压曲线的形状将保持不变并相应地对其进行缩放。在这种情况下，我估计 25°C、5V 时的最大值约为 0.5mA。
当我们在这个页面上时，让我们看一下图 7，它反映了典型的正向电压。请记住，该图表给出了 0.1A 时的最大正向电压为 0.32V。图 7 显示相同电流下的典型正向电压约为 0.28V。沿着曲线向下到底部，我们在 0.02A 时得到大约 0.22V。在这种情况下，我们要寻找的点位于图表的底部，这告诉我们（如果我们还没有从反向电流规范中猜测）我们确实应该寻找更小、不太坚固的部件。
只是为了好玩，我在仿真模型中用 1N5817 替换了 1N4001，并运行它来看看会得到什么。修改后的电路和仿真结果如下所示。
基于1N5817的开关电路（LTspice绘制的模型，Elizabeth Simon） 运行 SPICE 仿真的结果（Elizabeth Simon）这次，模型显示我们的 5V 电源已降至 4.79V，而我们的 3V 电源最终为 2.79V。这只是 0.21V 的压降，这是我从图表中猜测的（当模型、仿真和数据表一致时就很好了）。因此，我们可以将此部件用于此应用，尽管我们最好使用具有更好反向电流规格的较小部件。
说到反向电流规范，我发现我跳过了数据表中的几页。这些页面包含讨论反向电流对功耗影响的图表和方程。
对于我们之前讨论的 1N4001 二极管，我在讨论功耗时忽略了反向电流。这样做是合理的，因为反向电流远小于正向电流。毕竟，如果您的反向电流在 50V 时为 50μA，则仅为 2.5mW，远小于与正向耗散相关的 0.8W。相比之下，1N5817 的 10mA、20V 反向电流 (0.2W) 明显高于 0.45W（0.45V、1A）正向耗散。在接近额定值的情况下使用这些部件时，这是另一件需要记住的事情。
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