| 二極管是電子設計中最常見(jiàn)的器件之一。根據應用的場(chǎng)合，工程師們更關(guān)注二極管的類(lèi)型、正向電流、反向耐壓和開(kāi)關(guān)時(shí)間等。相對來(lái)說(shuō)，耗散功率（Power Dissipation）也是同等重要。
眾所周知，二極管具有單線(xiàn)導電性。根據半導體材料，分為硅二極管和鍺二極管；據應用場(chǎng)合，分為整流二極管、檢波二極管、開(kāi)關(guān)二極管和穩壓二極管。
圖1 常見(jiàn)二極管
對于一些場(chǎng)合，比如電源整流，需要考慮耗散功率問(wèn)題。耗散功率的定義：某一時(shí)刻電網(wǎng)元件或者全網(wǎng)有功輸入總功率與有功輸出總功率的差值。在線(xiàn)性條件下，導通的耗散功率計算比較簡(jiǎn)單，PD=I2R,或者PD=U2/R。在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，計算相對比較復雜。
二極管的耗散功率與允許的節溫有關(guān)，硅二極管允許的最大節溫是150℃，而鍺允許最大節溫85℃。半導體工作溫度是有限的，當實(shí)際的功率增大是，其節溫也將變大，當節溫達到150℃是，此時(shí)的功率就是最大的耗散功率。當然，耗散功率與封裝大小也有一定的關(guān)系，通常封裝大點(diǎn)的器件，其最大耗散功率也相對大點(diǎn)，最常見(jiàn)的就是大功率器件擁有大體積，大面積的散熱金屬面。
一個(gè)具體型號的二極管其耗散功率與測試條件有關(guān)，比如測試環(huán)境溫度和散熱條件。通常情況下，測試出來(lái)的最大耗散功率是在25℃下。隨著(zhù)環(huán)境溫度的升高，其最大的耗散功率將減少，因為該條件下的導熱溫差變小，比如說(shuō)在25℃下，某二極管耗散功率能達到1W，在75℃情況下，耗散功率可能變成0.4W。允許最大耗散功率與散熱條件有關(guān)，散熱條件越好，耗散功率越高，在同一環(huán)境溫度下，耗散功率為1W，加了散熱片之后，耗散功率可能變?yōu)?.7W。
表征散熱措施的一個(gè)參數是熱阻。熱阻反映阻止熱量傳遞能力的綜合參量。熱阻跟電子學(xué)里的電阻類(lèi)似，都是反映“阻止能力”大小的參考量。熱阻越小，傳熱能力越強；反之，熱阻越大，傳熱能力越小。從類(lèi)比的角度來(lái)看，熱量相當于電流，溫差相當于電壓，熱阻相當于電阻。其中，熱阻Rja：芯片的熱源結到周?chē)鋮s空氣的總熱阻，其單位是℃/W，表示在1W下，導熱兩端的溫差。
以1N4448HWS為例，查看其手機手冊，可知其熱特性如下：
圖2 熱特性參數
從中可知，其耗散功率PD=200mW，熱阻為625℃/W，其中這兩個(gè)量是環(huán)境溫度25℃，焊在FR-4材質(zhì) PCB條件下測試的，如手冊說(shuō)明Part mounted on FR-4 PC board with recommended layout 。
耗散功率與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度越大，耗散功率越小，1N4448HWS耗散功率與環(huán)境溫度關(guān)系如下：
圖3 耗散功率與環(huán)境溫度關(guān)系
在0～25℃是，耗散功率恒為200mW，在25～150℃時(shí)，線(xiàn)性遞減，到達150℃，耗散功率為0，在這個(gè)溫度，硅管已經(jīng)不能工作了。從這個(gè)表中，可以計算出熱阻，其線(xiàn)性部分斜率倒數| |=Rja =625℃/W。根據這個(gè)表，可得PD=－ （TA-25）+0.2，(TA-≥25),根據這個(gè)公式，可計算出不同環(huán)境溫度下最大的耗散功率。
在設計過(guò)程中，人們更關(guān)注器件工作時(shí)的溫度，以確保在安全的工作范圍。以1N4448HWS為例，在環(huán)境溫度為25℃情況下，實(shí)際功率為100mW時(shí)，其溫度為25+625*0.1=87.5℃，其能正常工作；當實(shí)際功率為200mW時(shí)，其溫度為25+625*0.2=150℃，這時(shí)候已經(jīng)達到節溫的最大溫度了，比較危險，應當避免。
二極管的傳熱方面，主要考慮PD和熱阻Rja，前者是最大耗散功率，實(shí)際工作不能超過(guò)這個(gè)數值，后者是傳熱阻力參量，放映不同二極管的傳熱能力。在使用二極管時(shí)，不但要考慮正向電流、反向耐壓和開(kāi)關(guān)時(shí)間，還要多考慮耗散功率。 |
