初級模擬電路：1-6 二極體數據規格書

回到目錄通常，半導體元器件的製造商會為自己每一種型號的產品提供一個描述其參數性能的詳細說明書，術語叫作datasheet，中文叫作“數據規格書”，也叫“數據手冊”。下麵我們以常用的1N4148二極體為例，來介紹如何閱讀二極體的數據手冊。在www.alldatasheet.com上，你可以搜到絕大 ...

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通常，半導體元器件的製造商會為自己每一種型號的產品提供一個描述其參數性能的詳細說明書，術語叫作datasheet，中文叫作“數據規格書”，也叫“數據手冊”。下麵我們以常用的1N4148二極體為例，來介紹如何閱讀二極體的數據手冊。

在www.alldatasheet.com上，你可以搜到絕大多數元器件的數據規格書。很多通用元器件，你都可以找到多個不同的製造商提供的datasheet，其實都大同小異。本節我們以PHILIPS半導體公司（恩智浦半導體的前身）生產的1N4148二極體的datasheet作為解讀範例。

點擊此鏈接可以閱讀和下載1N41481的數據規格書。

1. 產品特色

一般在datasheet正文的最前面，製造商會把它認為這個產品最牛X的特色性能給單獨介紹一下，有經驗的電子工程師看一眼datasheet的頭部介紹，就可以知道這款產品的大體情況了。我把其中重點需要的關註的用紅色標註了一下，見下圖所示：

圖 1-6.01

FEATURES 欄介紹了幾個最突出的特點：

（1）第1條就是封裝形式，SOD27和DO-35是同一種封裝尺寸的不同叫法，並且是玻璃封裝，具體的尺寸可見datasheet後面的第7頁。

（2）高速的開關性是這個二極體最重要的特色，max 4ns是指它的反向恢復時間最大不會超過4納秒。

（3） Continuous reverse voltage 就是二極體可承受的“持續反偏電壓”，這裡最大為75V。

（4） Repetitive peak reverse voltage 是指“可重覆峰值反偏電壓”，對於有的二極體，它可以瞬間承受一下比它可承受的“持續反偏電壓”要高一點的峰值反偏電壓而不損壞。我們這個二極體並不具備這樣的能力，所以它的“可重覆峰值反偏電壓”也是75V。

（5）最後是“可重覆正偏峰值電流”，最大為450mA。

看完了這幾條，我們對這個二級管的性能就能有一個大概初步印象了。

2. 性能數據參數

後面就是二極體各個具體性能指標參數了，這個datasheet中分了三個表格來描述，也有的廠家都寫在一個表格裡的。下麵我們一條條來看：

（1）極限性能參數

圖 1-6.02

● V_RRM：可重覆的峰值反偏電壓，前面已經介紹過了，最大為75V。

● V_R：持續反偏電壓，前面也介紹過了，最大為75V。

● I_F：持續正偏電流，最大為200mA。註意這是持續正偏電流，而前面FEATURES中那個450mA是短暫的峰值正偏電流，只能持續很短時間。而且，這個200mA也是受溫度影響的，所以它在表格中提到叫你去看datasheet下麵的圖2（Fig.2）:

這個200mA僅在室溫25℃下是成立的，當溫度高於25℃時，二極體可承受的正偏電流直線下降，到200℃時就不能用了。而且它這裡還用note 1備註了一下這個“溫度-電流”曲線的測試條件（見表格下方Note）：是將二極體安裝在FR4材料的印刷線路板上，並且二極體兩端的引腳留了10mm的長度。

● I_FRM：峰值正偏電流，前面已經介紹過了，最大為450mA。

● I_FSM：非可重覆的峰值正偏電流，這個在表格中列出了在溫度為25℃測試條件下的三個測試值：如果峰值電流只持續1us，那麼可以承受最大4A正偏電流而不被擊穿；如果峰值電流持續1ms，則只能承受1A的正偏峰值電流；持續1s則只能承受0.5A。而且還叫你去看下麵圖4 （Fig.4）的詳細曲線：

圖中橫坐標的時間單位為us，縱坐標的電流由於跨度比較大，所以使用了對數坐標，註意看圖中2個紅圈處，與表格中的數據是吻合的。

● P_tot：總耗損功率，最大為500mW。這也是個很重要的制約參數，當二極體正偏電流較大時，考慮到二極體上約0.7V的壓降，則二極體本身消耗的功率也是很厲害的（功率等於電壓乘以電流）。所以做設計時，除了保證電流不能超限以外，還要計算一下耗損功率是否超限，這個新手常常會忘記，要註意一下。

● T_stg：倉儲保存溫度，為-65~200℃。

● T_j：結溫度（即工作溫度），最大為200℃，前面我們在Fig.2中已經看到了，當工作溫度到達200℃時，正向電流降為0。

（2）一般性能參數

圖 1-6.03

● V_F：正向電流，表格中給了3個典型值：分別是當正偏電流為10mA、5mA、100mA時測得的正偏電壓數據，併在圖3（Fig.3）中給出了正偏伏安特性曲線，這個就是二極體最重要的伏安特性曲線：

這裡還需要說明一下，由於工藝條件的制約，每個實際的半導體元器的性能都會略有差異，所以廠家會劃定一條合格指標線，只要達到這個指標的，都算合格，達不到的則作為次品降級賣，或者作為廢品處理掉。在表中可看到，10mA時，最大電壓為1V，也就是說，當你需要10mA的正偏電流時，需要外加的正偏電壓怎麼都不會超過1V，如果超過1V還達不到10mA的正偏電流，這個就算次品了。後面100mA也是類似。而對於5mA來說，則要求更為嚴格，同時有最大和最小兩個電壓值的限制：如果外加正偏電壓在小於0.62V的情況下就產生了5mA的正偏電流，則屬於提前導通，也視為次品。

● I_R：反偏電流，表格中給了在20V反偏電壓條件下，常溫時和150℃時的反偏電流值，分別為25nA和50uA，相差達500倍。更詳細的數據曲線則提示你去看下麵的圖5（Fig.5），圖中給出了在反偏電壓分別為20V和75V時的“溫度-反偏電流”關係曲線：

上圖中可以看到，反偏電流受溫度影響的變化範圍非常大，所以在縱軸使用了對數坐標，變化範圍從10^-2級到10²級，跨度將近10000倍。

● C_d，二極體電容，這裡不區分勢壘電容和擴散電容，只給出了在頻率為1MHz 的0V交流電壓偏置下實際測得的總二極體電容值，最大為4pF。這個0V是指交流電壓的平均值，瞬時值有正有負，所以是有頻率的。並且在後面的圖6（Fig.6）中給出了反偏電壓和二極體電容的關係曲線：

在上圖中可以看到，二極體電容確實是隨著反偏電壓的增大而減小。

● t_rr，反向恢復時間，表格中給出了在特定測試條件下，從正偏切到反偏的反向恢復時間，最大值為4ns。表格中給出了測試時的特定參數條件，併在圖7（Fig.7）給出了測試電路。這個圖其實我看得是有點疑惑的，可能需要半導體廠家的專業測試人員進行解讀吧。

● V_fr，正向恢覆電壓，最大為2.5V。這個前面沒講，這個參數主要是在設計開關電源時用的，比較偏門。大意是指，對一個處於截止狀態的二級管，如果突然給它強加一個正偏的電流源（表格中為50mA），此時二級管會在一個極短時間（表格中t_r=20ns）達到50mA的正偏電流，但與此同時，二極體兩端的正偏電壓會飆升到2.5V左右（電流源的特性是電流固定，電壓可以任意提供），然後需要一點恢復時間t_fr，正偏電壓才回落到正常的0.7V左右。