内缺少导电的载流子，其电导率很低，相当于介质;而PN结两侧的P区、N区的电导率高，相当于金属导体。从这一结构来看，PN结等效于一个。事实上，当PN结两端加正向电压时，PN结变窄，结中空间电荷量减少，相当于电容“放电”，当PN结两端加反向电压时，PN结变宽，结中空间电荷量增多，相当于电容“充电”。这种现象可以用一个电容来模拟，称为势垒电容。势垒电容与普通电容不同之处，在于它的电容量并非常数，而是与外加电压有关。当外加反向电压增大时，势垒电容减小;反向电压减小时，势垒电容增大。目前广泛应用的变容二极管，就是利用PN结电容随外加电压变化的特性制成的。
结正向偏置时，N区的电子向P区扩散，在P区形成一定的非平衡载流子的浓度分布，即靠近PN结一侧浓度高，远离PN结的一侧浓度低。显然，在P区积累了电子，即存贮了一定数量的负电荷;同样，在N区也积累了空穴，即存贮了一定数的正电荷。当正向电压加大时，扩散增强，这时由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数将增多，致使在两个区域内形成了电荷堆积，相当于电容器的充电。相反，当正向电压减小时，扩散减弱，即由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数减少，造成两个区域内电荷的减少，这相当于电容器放电。因此，可以用一个电容来模拟，称为扩散电容。
总之，二极管呈现出两种电容，它的总电容Cj相当于两者的并联，即Cj=CB + CD。二极管正向偏置时，扩散电容远大于势垒电容 Cj≈CD ;而反向偏置时，扩散电容可以忽略，势垒电容起主要作用，Cj≈CB 。
二极管是一个非线性器件，对于非线性电路的分析与计算是比较复杂的。为了使电路的分析简化，可以用线性元件组成的电路来模拟二极管。使线性电路的电压、电路关系和二极管外特性近似一致，那么这个线性电路就称为二极管的等效电路。显然等效电路是在一定条件下的近似。二极管应用于直流电路时，常用一个理想二极管模型来等效，可把它看成一个理想开关。正偏时，相当于“开关”闭合（ON），电阻为零，压降为零;反偏时，相当于“开关”断开（OFF），电阻为无限大，电流为零。由于理想二极管模型突出表现了二极管最基本的特性--单向导电性，所以广泛应用于直流电路及开关电路中。在直流电路中如果考虑到二极管的电阻和门限电压的影响。实际二极管可用图Z0112所示的电路来等效。在二极管两端加直流偏置电压和工作在交流小信号的条件下，可以用简化的电路来等效。图中rs为二极管P区和N区的体电阻。
二极管正偏时导通，相当于开关的接通;反偏时截止相当于开关的断开，表明二极管具有开关特性。不过一个理想的开关，在接通时开关本身电阻为零，压降为零，而断开时电阻为无穷大，电流为零，而且要求在高速开关时仍具有以上特性，不需要开关时间。但实际二极管作为开关运用，并不是太理想的。因为二极管正向导通时，其正向电阻和正向降压均不为零;反向戳止时，其反向电阻也不是无穷大，反向电流也不为零。并且二极管开、关状态的转换需要一定时间。这就限制了它的开关速度。因此作开关时，应选用正向电阻RF小、反向电阻RR大、开关时间小的开关二极管。
续流二极管的作用如下：快恢复二极管主要用作续流二极管，与快速开关三极管并联后面带感性负载，如Buck，Boost变换器的电感变压器和电机，这些电路大部分是用恒脉脉宽调制控制，感性负载决定了流过续流二极管的电流是连续的，三极管开通时，续流支路要截止以防短路，下面例子给出了三极管与续流二极管的相互作用。
图1是简化的Buck电路。其输出电压Vout低于输入电压Vin。图2是T1的控制信号和T1，D1的电压、电流波形。有源器件T1，D1的开通关断相位如下：
T0时刻T1有开通信号。输入电压Vin加在L，Cout的串联支路，使iL线性增加。电感L和Vout决定电流，过一段时间后控制器使T1关断，在断续工作时，电感L储能（W=0.5LiL2）通过续流支路传送到Cout。在t2时刻T1再次开通，整个过程重复。
二极管的开关过程可分为四部分：A.T1导通时二极管阻断;B.阻断到导通时间;开通;C.T1关断，二极管导通;D.导通到关断瞬间;关断。
A. 阻断MOFET导通时，二极管两端的反压是Vin。与所有的半导体一样，二极管的阳极到阴极有一个小电流（耐电流IR），漏电流由阻断电压，二极管芯片工作温度和二极管制作技术决定。反向电压导致的总功率损耗是：PSP=VIN·IR
B. 开通三极管T1关断瞬间，电感电流iL保持不变。二极管两端电压逐渐减小，电流逐渐上升。D1的电流上升时间等于T1的电流下降时间。关断时在pn结存储的大量电荷被载流子带走，使得电流上升时pn结的电阻减小，二极管开通时有电压尖峰，由芯片温度、-diF/dt和芯片工艺决定。
正向电压尖峰与反向电压相比很小（《50V），应用时不影响二极管的工作（图7中的D1波形）。但是二极管的开通电压尖峰增加了三极管的电压应力和关断损耗。
C. 通态二极管导通正向电流lF，pn结的门限电压和半导体的电阻决定正向压降VF。这个电压由芯片温度、正向电流IF和制造工艺决定。利用数据手册中的VTO和rT可以计算正向压降和通态损耗。
计算出来的损耗只是近似值，因为VTO和rT随温度变化，而给出的只是在一定温度下（TVJM的参考值。
D. 关断与通态特性不同，高频应用时二极管的选择是否合适主要取决于关断特性的参数，三极管开通时，电流IF的变化率等于三极管电流上升率di/dt。如果使用MOSFETIGBT，其-diF/dt很容易超过1000A/μs。前面提到，二极管恢复阻断能力前必须去除通态时存储在pn结的载流子。这就会产生反向恢复电流，其波形取决于芯片温度、正向电流IF，-diF/dt和制造工艺。
铂掺杂二极管反向恢复电流的减小速度很快（图5（b）），可控少数载流子的金掺杂二极管的恢复特性较软（图5（a））。
恢复电流减小得很快，线路中分布电感导致的电压尖峰越高。如果最大电压超过三极管的耐压值，就必须使用吸收电路以保障设备的安全工作。而且过高的du/dt会导致EMI/RFI问题，在RFI受限的地方要使用复杂的屏蔽。
二极管的反向恢复电流不仅会增加二极管的关断损耗。还会增加三极管的开通损耗，因为它也是二极管的反向电流。图6（a）和（b）表明三极管开通电流是电感电流加上二极管的反向恢复电流，而且开通时间受trr影响会增大。
图6（a）和（b）重点说明软恢复特性时低恢复电流的好处。首先，软恢复特性的金掺杂二极管的电压尖峰较小和反向恢复电流较小。因此二极管有低关断损耗。其次，低反向恢复电流可减小三极管的开通损耗。因此，二极管的选择直接决定了两个器件的功率损耗。
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