在開關(guān)電源常用拓撲中，除了功率MOS器件，還有不可或缺的二極管器件，但是不一樣的電路拓撲中，二極管的選擇需要承擔(dān)不一樣的作用，對二極管的性能就有一定的要求，所以本文就列舉目前常用拓撲結(jié)構(gòu)中二極管的選型指南。

常用拓撲：

離線非隔離電路（Buck/Buck-boost)---續(xù)流二極管

離線隔離電路（反激式）--- 二次側(cè)整流二極管&用于緩沖器的輔助開關(guān)二極管

電流諧振電路---自舉二極管&二次側(cè)整流二極管

PFC 電路--- 旁路二極管&升壓二極管

靜態(tài)特性：

● 正向壓降，VF，正向電流，IF正向施加電壓時流過的電流稱為正向電流 IF。中頻流過時的電壓稱為正向壓降，VF。比較二極管的中頻-VF特性時，流過相同量中頻所需的VF越低，功率損耗越低，特性越好。VF具有負溫度特性，因此溫度越高，VF 越低。

● 反向電壓，VR，反向漏電流，IR反向施加電壓時流過的電流稱為反向漏電流，IR。 IR 流動時的電壓稱為反向電壓 VR。當(dāng)反向施加電壓時，會流過輕微的漏電流 IR。 IR較小的二極管功耗較小，可以防止熱失控。IR具有正溫度特性，因此溫度越高，IR越高。 

● 擊穿電壓，VZ當(dāng)反向電壓 VR 增加時，反向漏電流 IR 在一定電壓下急劇增加。該電壓稱為擊穿電壓 VZ。擊穿電壓也稱為齊納電壓。

開關(guān)特性：

從通過轉(zhuǎn)動開關(guān)施加正向電壓的狀態(tài)開始施加反向電壓時，恢復(fù)電流會流動。 從恢復(fù)電流流動到恢復(fù)電流減小的時間稱為反向恢復(fù)時間，trr。 正向電流 IF 越大，trr 越長。 由于恢復(fù)電流會引起噪聲和功率損耗，因此 trr 越短，特性越好。

下面描述當(dāng)電壓從正向電壓變?yōu)榉聪螂妷簳r恢復(fù)電流流動的原因。

A：未施加電壓時      空穴和電子處于平衡狀態(tài)。

B：施加正向電壓時   電子移動到 P 型半導(dǎo)體，空穴移動到 N 型半導(dǎo)體（即，IF 流動）。

C：施加反向電壓的瞬間在開關(guān)打開的那一刻，反向電壓施加到二極管上，電子和空穴的運動方向相反。 此時流動的電流為恢復(fù)電流。

D：施加反向電壓時片刻之后，耗盡層膨脹，空穴和電子不再移動。 從 C 到 D 的時間是 trr。

二極管類型：

1、通用整流二極管

通用整流二極管用于商用電源整流（50Hz/60Hz）和反接保護電路。 這些二極管具有高擊穿特性。

2、快恢復(fù)二極管

快速恢復(fù)二極管（FRD）用于開關(guān)電源等高頻（幾十到幾百kHz）的整流。 與通用整流二極管相比，反向恢復(fù)時間 trr 更短。 通用整流二極管的trr為數(shù)μs～數(shù)十μs，而FRD的trr為數(shù)十～數(shù)百ns。

FRD 的反向恢復(fù)時間 trr 很短，因為空穴被結(jié)附近的載流子陷阱捕獲。

當(dāng)已經(jīng)穿透到 N 層的空穴移動到 P 層時，N 層中的載流子陷阱捕獲空穴并迅速消除空穴以縮短 trr。 trr 和正向壓降 VF 之間的權(quán)衡關(guān)系，因此，提供載流子陷阱結(jié)構(gòu)以縮短 trr 會增加 VF。 相反，降低 VF 會增加 trr。

由于 FRD 恢復(fù)電流會導(dǎo)致功率損耗，因此恢復(fù)電流的峰值應(yīng)該很小。 當(dāng)恢復(fù)電流突然恢復(fù)時，會產(chǎn)生振鈴，產(chǎn)生噪聲，因此恢復(fù)電流較小、恢復(fù)較軟的FRD具有更好的特性。

3、高壓整流二極管

家用高壓整流二極管用于微波爐逆變電路和高壓電路。汽車高壓整流二極管用于燃油噴射系統(tǒng)的點火線圈。

4、緩沖二極管

緩沖二極管是專為緩沖電路設(shè)計的輔助開關(guān)二極管，用于反激式開關(guān)電源的一次側(cè)。 它們降低了功率 MOSFET 關(guān)斷時產(chǎn)生的振鈴電壓，有助于提高開關(guān)電源的效率和降低噪聲。

5、交流發(fā)電機二極管

交流發(fā)電機二極管可以承受汽車發(fā)動機室的惡劣環(huán)境。 它們采用表面貼裝和壓入式封裝。

6、TVS二極管

瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 二極管用于保護電路和設(shè)備免受過流、過壓和浪涌的影響。 無論電流如何，擊穿期間 TVS 二極管的反向電壓幾乎是恒定的。 TVS 二極管使用反向特性來保護電路和設(shè)備。

7、肖特基二極管

肖特基二極管使用由肖特基結(jié)產(chǎn)生的勢壘。 與 PN 結(jié)二極管相比，肖特基二極管具有更低的正向壓降 VF 和更短的反向恢復(fù)時間 trr，使其適用于高速開關(guān)。trr 沒有溫度依賴性，因此 trr 在所有溫度下都相同。

但是，與 PN 結(jié)二極管相比，肖特基二極管具有更大的反向漏電流、IR 和更高的功率損耗（IR × VR）。 溫度越高，功率損耗越大。 因此，需要設(shè)計散熱以不發(fā)生熱失控。

肖特基二極管的擊穿電壓低于PN結(jié)二極管，難以實現(xiàn)高擊穿電壓（一般可達150V）。

通過加厚 N 層和降低載流子濃度來提高擊穿電壓。 但是，由于電阻增加而損耗增加，VF也增加，因此性能超出實際使用范圍。 我們正在開發(fā)使用下一代功率半導(dǎo)體 SiC 的高擊穿電壓和實用的 SiC 肖特基二極管。

肖特基勢壘的高度取決于連接到半導(dǎo)體的金屬類型。 電氣特性因金屬種類而異。

正向壓降 VF 和反向漏電流 IR 之間存在折衷關(guān)系，具體取決于金屬類型。 根據(jù)目標特性選擇金屬。

FRD的使用：

當(dāng)功率MOSFET關(guān)斷時，浪涌電流流過“浪涌吸收回路”，被電容吸收，電容的電荷通過“放電回路”放電。 該能量不會轉(zhuǎn)移到次級側(cè)，而是成為功耗。當(dāng)電容器放電時，二極管的恢復(fù)電流流向功率 MOSFET。 為了減少功率MOSFET的損壞，請使用trr較短的快恢復(fù)二極管。 請注意，使用快速恢復(fù)二極管可能會引起噪聲，并可能增加輸入濾波器的組件。

Bootstrap二極管：

自舉二極管用于高端驅(qū)動電路。由于恢復(fù)電流流向二極管取決于驅(qū)動器 IC 的開關(guān)頻率，因此請選擇具有快速恢復(fù)特性的二極管。 選擇自舉二極管時，應(yīng)考慮施加到功率 MOSFET 的電壓和高端灌電流。

BYPASS二極管：

1、用于保護功率 MOSFET 和整流二極管免受浪涌電流的影響當(dāng)電感因浪涌電流而飽和時，大電流流向整流二極管并可能導(dǎo)致二極管損壞。 此外，當(dāng)功率MOSFET在電感飽和狀態(tài)下導(dǎo)通時，功率MOSFET可能會損壞。 因此，浪涌電流流向旁路二極管。這可以防止電感飽和，并保護功率 MOSFET 和整流二極管

2、用于保護橋式二極管免受雷擊浪涌如果雷電浪涌施加到電路上，可能會損壞橋式二極管。 為了防止這種情況，雷電浪涌通過旁路二極管充電到電解電容器。

旁路二極管的電氣特性

為了使浪涌電流或雷擊浪涌電流通過旁路二極管，旁路二極管的正向電壓必須低于升壓二極管的正向電壓。 當(dāng) PFC 輸出電壓高于輸入電壓時，旁路二極管關(guān)閉 （即，無需考慮 trr）。