一文读懂二极管在寄生电容处理间的妙用

很多人不懂，二极管是单向导电特性，在整流开关的问题上都是占据了主导作用，还可以在一定电流范围下起到稳压效果。但也有很多人不知道二极管和寄生电容其实存在很多我们没有发现的小技巧。它利用二极管的反偏压结电容，能够有效地减少信号线上的接入寄生电容，这里将近一步讨论这个运用。

提到二极管，大家最熟悉的就是二极管的单向导电性，反映伏安曲线上如图1所示。当正向偏压U=0.5V（硅管）时，二极管开始导通，电流越大电压越大，具有很低阻抗；当加反向偏压时二极管不导通，在一定范围内有很小的漏电流，具有很大阻抗。其这个单向导电性，也起到了开关的作用，所以在整流和开关方面都有广泛的应用。

二极管有一个参数，没有单向导电性那么广为人知，但是对电路设计的影响也至关重要，那就是“结电容”。

　　二极管参数—结电容

在一些高速场合，需要选结电容比较小的二极管；在某些场合，则需要利用这个结电容来达到特定的目的，比如压控振荡器（VCO），正是利用了变容二极管在不同的反向偏压下有不同的电容值，从而达到电压控制频率的目的。

在高速电路上，由于频率越来越高，寄生电容的影响已经不能忽视了。在系统中，这些不期望的电容来自方方面面，比如PCB的材质、厚度、板层结构、走线平行度，这些都是影响PCB板的寄生电容，还有元器件本身的寄生电容，最可恶的是这些东西还受环境温度的影响。

难道就没办法对付它们了吗？通过工程师们的不懈努力，发现这些影响是可以通过合理的电路设计来减少的。下面我们将讨论下怎样“利用二极管的电容特性来减小高速信号上的寄生电容”。

　　二极管妙用—减少寄生电容

首先，我们熟悉下二极管的电容特性：图4所示的是IN4448HWS二极管的电容特性。零反向偏压下，电容是3pF，随着反向偏压越来越大，结电容越来越小。

在高速信号线上，通常会附加一些功能，这些功能通常会带来不利的影响，如会产生很大的寄生电容，这个电容视具体的电路模块而定。如果忽略这个电容，可能会影响这个信号的频率。最不幸的是，就算您注意到了这个电容，由于附加的功能模块产生的电容太大，似乎也无能为力。

为了减少信号线上的寄生电容，可以在附件功能的接入点处增加一个二极管，这个二极管必须节电容比较小的，通常选用小信号开关管，如果考虑到大电流问题，则需要慎重考虑选型问题。

正向接入方法，二极管接在信号线与附件功能模块之间，这表示附加功能模块使能时是高电平输出的。另外，为了更大程度地减小寄生电容，通常使二极管工作在反偏压状态下，即UL 接至低电平。在附加功能模块不工作，二极管处于最大反偏压下，具有更小的节电容，信号线能够工作在高频状态下，系统获得更高的性能。

反向接入方法如图7所示，与正向接入不同的是，二极管的正极接到信号线上，UH接至高电平。

不管正向还是反向接入法，其等效电路都如图8所示。我们假设二极管的节电容为3pF，附件功能模块寄生总电容1uF。如果电阻足够大，那么可以忽略，此时就是两个电容串联，和电阻并联类似，CT=C1*C2/（C1+C2）≈C1（C2较大）。大电容就算变化很大，串联总电容几乎等于小电容，即3pF，有效减小接入电容。

以上运用是建立在二极管单向导电性和较小节电容的基础上。正向接入和反向接入只能是单方向的，不能解决所有情况，也就是说只能针对特殊的功能模块。如果附加功能模块需要双向的，把图6和图7结合或许是不错的选择。