到底是什么決定了二極管的最高工作頻率？

相信各位硬件工程師，應該都用過二極管吧，這里也許有一個誤區，大多數人可能并不知道，或者說是理解有問題，下面就來細細說一下。

先拋出一個問題：到底是什么決定了二極管的最高工作頻率？

估計有不少人會回答“是二極管反向恢復時間Trr”，也有人會說“是二極管結電容”。那么，到底誰是對的呢？或者說都一樣，反向恢復時間由結電容決定？

結電容CJ OR 反向恢復時間Trr

關于到底什么決定了二極管的最高工作頻率，我們暫且不論。不過，應該知道的是，二極管的反向恢復時間和結電容根本就是兩回事，反向恢復時間絕不能等同于結電容的充放電時間。

為什么這么說？我們先來看看下面的事實。

1、簡易基礎

為了照顧下成績不好的同學，我先簡單說下什么是結電容，什么是二極管的反向恢復時間，已經知道的同學可以跳到后面去。

結電容：

二極管會存在寄生電容，這個電容主要就是結電容，這是簡單的二極管模型。

反向恢復時間：

實際應用中的二極管，在電壓突然反向時，二極管電流并不是很快減小到0，而是會有比較大的反向電流存在，這個反向電流降低到最大值的0.1倍所需的時間，就是反向恢復時間。

這兩個參數先這么介紹吧，比較粗糙，真要說清楚都是怎么來的，這幾行字是遠遠不夠的。

我們繼續本文重點，為什么說反向恢復時間絕不能等同于結電容的充放電時間。

2、事實情況

一般廠家的二極管會給出結電容和反向恢復時間Trr的參數，我們現在來對比一下4種不同類型的二極管參數，其分別為：肖特基二極管、超快恢復二極管、快恢復二極管、普通二極管。

為了讓結果更有說服力，我們保證4種二極管的生產廠家，耐壓，封裝，最大工作電流一致。這里選擇廠家為DIODE美臺半導體（隨便選的，它們家的規格書好找），最大反向耐壓都為100V，封裝都是SMA，最大工作電流為1A。

型號分別是：

●肖特基二極管：B1100-13-F

●超快恢復二極管：US1B-13-F

●快恢復二極管：RS1B-13-F

●普通二極管：S1B-13-F

這幾個二極管參數截圖如下：

我整理了一下，參數如下表：

對的，你沒看錯，肖特基二極管的結電容是這里面最大的。肖特基二極管的工作頻率不是最高的嗎？怎么結電容反而是最大的？

雖然規格書手冊中，沒有列出來肖特基二極管的反向恢復時間，但是我們應該都知道，它的反向恢復時間是最小的。

嚴格來說，肖特基二極管本身的工作原理與PN結二極管是不一樣的，它是不存在反向恢復時間的。只是畢竟有寄生電容的存在，所以工作頻率也有一個上限。具體肖特基二極管的工作原理后面可以找機會說說。

我們知道，這幾種二極管的最高工作頻率順序是下面這樣的：

而現在我們知道，它們的結電容，肖特基是最大的，為80pF。其它三個二極管差不多，為10pF-20pF，但是反向恢復時間相互之間差了一個數量級。

另外，我們假設反向恢復時間就是結電容的充電時間，我們可以計算下充滿結電容需要的時間是多長。

以快恢復二極管RS1B-13F為例，其結電容是15pF，反向恢復電流如下圖（規格書中提取的）。平均反向電流大概是0.5A，那么將15pF從0V充到-50V的時間很容易計算出來，是1.5ns，這比實際的反向恢復時間150ns短很多。

所以可以肯定的是，反向恢復時間的長短，不是由PN結電容決定的。

3、問題答案

現在回到最初的問題，二極管的最高工作頻率由什么參數決定呢？

其實很容易想到：

其一，如果結電容太大，工作頻率高不了。因為頻率越高，電容的阻抗越低，信號都從電容直接過去了，二極管失去了反向截止的作用。

其二，如果反向恢復時間太大，工作頻率也高不了。因為頻率越高，電壓翻轉越快，反偏之后反向電流還沒恢復，電壓又變了，二極管也失去了反向截止的作用。

所以總的來說，結電容和反向恢復時間，都會影響二極管的最高工作頻率。具體由誰決定，那看誰的影響更大。

肖特基二極管的反向恢復時間很短，所以其工作頻率由結電容決定。

PN結二極管，其反向恢復時間的影響遠大于結電容的影響，結電容一般也就幾十pF，因此其最高工作頻率由反向恢復時間決定。

而與此同時，我們知道，肖特基二極管與PN結二極管相比，肖特基速度是最快的，可以工作在更高的頻率。

4、結尾

本文說明了一個事實：反向恢復時間并不是結電容的充放電時間。

本文作者 硬件工程師煉成之路公眾號， 在此特別鳴謝！