所謂二極管－分類與特性
首先，在這裡介紹用作矽功率元器件的二極管種類，及堪稱矽半導體之基本的二極管最基礎内容。
Si二極管的分類
考慮Si二極管的分類時，根據其用途，有幾種分類方法。在這裡，主要考慮用于功率轉換，對Si二極管進行分類。
Si二極管大緻上可分為整流二極管、齊納二極管、高頻二極管。其中，以整流為主要目的的二極管又可細分為：一般通用整流用，以開關為前提的高速整流用，用于超高速整流的快速恢複型，還有同樣具有高速性和低VF特征的肖特基勢壘二極管，下面将分别予以說明。
雖然作了上述分類，但原則上，Si二極管均屬由陽極和陰極構成的元器件，表示其本質功能和特性的項目基本相同。那麼“究竟有什麼差別呢？”，答案就是“根據實際用途，使其部分電氣特性達到優化”。
二極管的電氣特性
慎重起見，我們先來确認二極管的靜态特性和動态特性。仔細看看下圖，就無需詳細說明了，但是，以下均是說明各種二極管特征時的關鍵詞。
二極管的靜态特性，基本上是指正向電壓VF和正向電流IF，以及反向電壓VR和反向電流IR
右圖中橙色虛線區表示利用整流二極管的區域。具體而言，就是指正向可作業的IF範圍，以及反向擊穿電壓以内的區域。
順便說一下，綠色虛線區雖非本章的闡述對象，但屬于使用齊納二極管區域。通常的二極管并不使用該區，如果IR無限制地進入該區，可能會導緻元器件破損。
二極管的動态特性主要有反向恢複時間trr和電容Ct。
trr是指從正向施加電壓正向電流IF流動的狀态，到電壓反向變化時流動的反向電流IR恢複至穩定狀态（基本為零）所需的時間。如右圖所示，一旦從IF流動的導通狀态變為關斷狀态，在理想狀态下，正向電流IF即刻為零。然而，實際上，反向電流IR越過零值，瞬間流過，trr也随之恢複為零。trr越短，特性越好。
電容Ct是指二極管自身的容值，帶來與電容器相同的效果。如右圖所示，二極管導通、關斷之際，電容Ct越大，俗稱的波形就越大，有時，由于時間常數的原因，直至施加電壓為止方才進入關斷動作，往往會引發故障。在高速開關電路中，最好采用Ct較小的二極管。
最後将主要的最大額定和電氣特性彙總如下。
最大額定是指描述的連續及瞬間施加電壓、電流和溫度條件。
關于“瞬間的”的定義，請參考技術規格内的相關描述，如果無明确描述，需要向制造商确認。
本篇開始部分的内容雖為基礎中的基礎，但在考慮各種二極管的特性和用途時，必須加以充分了解。此時，在實際選擇二極管時，也應再三斟酌上述參數。
所謂二極管－整流二極管的特征比較
本篇所例舉的是用于高耐壓、高電流的二極管，但按照其特性、特征、制造技術可進行以下分類。此時，對二極管基本的應用條件而言，特性和性能已優化。
整流二極管的特征比較
在這裡，将整流二極管分為以下4類：通用整流用、通用開關用、肖特基勢壘二極管、快速恢複二極管4種類型，特征彙總于下表。
| 類型 | 特征 | VF | IR | trr | 價格 | 适合應用 |
| 整流 | 通用 | × | ○ | × | ○ | 一般整流 電源的反接保護 |
| 開關 | 開關用 | × | ○ | △ | △ | 單純的開關用 微控制器外圍開關 |
| 肖特基勢壘 SBD | 高速(～200V) 低VF | ○ | × | ○ | × | DC/DC轉換器 AC/DC轉換器(二次側) |
| 快速恢複 FRD | 高速(～200V) | × | ○ | ○ | × | AC/DC轉換器 逆變器電路 |
通用型一般用于整流，主要目的是将交流整流為直流。橋式二極管是整流用的二極管組合。另外，用于無意中電源或電池反接時，保護用于防止過電流流過。正向電壓VF因工作電流而異，1V左右為标準。這是矽PN結二極管的普通VF。反向恢複時間trr是以50Hz/60Hz的商用電源的整流為前提，以不是特别快的為标準。
開關型，用途如其字面所示，主要用于電源的切換。VF标準與通用型相同。因為以開關用途為目的，是以trr比通用型更快。但是，還達不到肖特基勢壘二極管或快速恢複二極管的速度，其開關特性僅定位于比通用型快。
肖特基勢壘二極管（SBD）不是PN結，而是利用金屬和半導體如N型矽的形成肖特基勢壘（Barrier）。與PN結二極管相比，肖特基勢壘二極管（SBD）具有VF更低，開關特性更快的特征。但是，其反向漏電流IR較大，在某些條件下會導緻熱失控，務請注意。即使流經高達諸如10A的大電流，VF值也大約為0.8V；如果流經幾A的電流，VF值大約為0.5V。是以，其典型用途就是用于追求高效的DC/DC轉換器或AC/DC轉換器的二次側。
快速恢複二極管（FRD）雖是PN結二極管，但卻是trr得以大幅改善的高速二極管。此時，SBD的耐壓（反向電流VR）在200V以下，但FRD能達到800V高耐壓。但是，一般而言，其VF比通用型高，如果是高耐壓大電流規格，标準值大約為2V，但近年來，VF值降低的型号也有增加。因其高耐壓和高速性，是以多用于AC/DC轉換器或逆變器電路。
下圖是上述内容的圖解。此時，并非僅限于上述四種類型，同時也表示了Si二極管的基本溫度特性。
再重複一遍，左圖表示SBD與其他三種二極管相比，VF較低，IR較大。
中間圖是将SBD與FRD之外的兩種二極管相比，其trr快很多，trr間流動的正向電流IR越大，損耗越大。
右圖是表示Si二極管的基本溫度特性，高溫狀态時，VF下降，IR增加。
後面會對SBD稍作詳細說明。
所謂二極管－肖特基勢壘二極管的特征
再次談及Si二極管，将說明肖特基勢壘二極管（以下簡稱為SBD）的相關特征和應用。
Si-SBD的特征
如前文所述，Si-SBD并非PN結，而是利用矽稱之為勢壘金屬的金屬相接合（肖特基接合）所産生的肖特基勢壘。Si-SBD的特性因勢壘金屬的種類而異。而且，其特性的不同，應用方向也不同。下表彙總了勢壘金屬的特征及其适合的應用。表中凡标有“×”的項目，請了解為：其與其他項目相比，特性較差、不适合。
典型的勢壘金屬有钛、钼、鉑。
使用钛的SBD具有VF非常低的特征，但反向漏電流IR卻比其他的高。是以，發熱多，不适用于環境溫度高的條件。後文還将詳細說明，其存在容易導緻熱失控的傾向。就應用而言，因為其VF較小，導通損耗少，電壓下降較小，是以适合用于電池驅動電路。
使用钼的SBD，屬于VF和IR平衡型，多使用于DC/DC轉換器電路。
使用鉑的SBD，IR非常小，發熱小，是以最适用于高溫環境條件下使用。由此可見，是車載裝置應用的首選。
其他的二極管均系通用的PN結整流二極管。IR較小，大多數應用場合均可忽略不計。與此相反，Si-SBD卻存在不可忽視的反向電流IR。這就是在使用Si-SBD之際必須考慮的關鍵要點。
接着，下面圖表中用“○”或“△”具體表示各種SBD的特性。例如，钛SBD的VF非常低，但IR較大。
Si-SBD的熱失控
在這裡說明，就使用Si-SBD之際關于熱失控的重點研讨事項。熱失控是由于發熱引發二極管的Tj超過最大額定值，嚴重時可能會導緻某種破壞性結果。如前所述，切勿忽視因Si-SBD的IR損耗。發熱是IR和VR（反向電壓）的積，即漏電流産生的反向功率損耗乘以熱阻之積。與普通的熱計算公式相同。是以，IR較大的钛SBD最為不利。此時，IR有随着VR增高也增高的傾向，并有伴随溫度上升，而増加的正相關溫度特性（請參考前篇說明）。因自身發熱（或者周圍溫度上升）引發Tj上升，IR増加，進而發熱加劇IR増加，進而導緻失控狀态。當然，這屬于發熱量大于散熱量這一條件因素的話題。
為了防止熱失控，即使存在因各種條件而導緻發熱，也必須進行使其充分散熱的熱設計。以下是有關熱失控的關鍵要點。
- 起因于IR的發熱，引發熱失控，導緻二極管破損。
- 必須進行充分的熱計算、散熱設計，以實作發熱量＜散熱量。
- Tj不準超過Tj max：Tj ＝ Ta＋發熱
- 發熱 ＝ 熱阻（θja）×電流(IR）×電壓（VR）
- 散熱程度因封裝、安裝PCB闆、周圍環境等因素而異，必須認真驗證。
依據VF和IR的應用示意圖
最後是适合二極管特性及其适合應用示意圖，設計時僅供參考。
所謂二極管－快速恢複二極管的特征
最後一篇談及Si二極管。本篇将說明快速恢複二極管（以下簡稱為FRD）的特征、改善特性及其相關應用。
Si-FRD的特征
Si-FRD是PN結二極管，具有高速性特征，Trr極快。與此相反，就一般特征而言是VF高。例如，在示意圖中，通用10A級别的VF不到2V。這是因為Trr的高速性與VF之間有需要權衡的關系。然而，開發出VF值大幅度降低的型号，實際時可根據應用來選擇最适合的Si-FRD。
下表總結了Si-FRD的特征及其适合的應用。表中凡标有“×”的項目，請了解為：其與其他項目相比，特性較差、不适合。
超高速型的VF較高，IR卻較低，是以，最适用于連續模式的PFC（改善功率因數），損耗較少。
高速與低VF的平衡型有非常高的通用性，利用FRD的高速性适用于各種應用。
超低VF型的雖然IR特性較為遜色，但其低VF能降低導通損耗，适用于峰值電流大的臨界模式PFC。
此時，下面圖表顯示VF和Trr之間的權衡關系。橙色線表示VF較低，Trr稍長，但VF與Trr之間的IR也較大，是該FRD的特性。紅色線的特性與其相反。可見存在一種關系，如果是高速型，那麼VF就高，如果是低VF型，那麼Trr/IR就大。
Si-FRD的噪聲
從EMC的角度來看，以開關電源為主的開關所引發的噪聲是重要的研讨事項。Si-FRD的Trr較為高速，故而在反向恢複時，Trr時間内會産生噪聲。下圖是反向恢複時的噪聲以及改善後的示意圖。IRp表示FRD關斷時的反向電流峰值。并用dir/dt表示恢複的傾斜度/急峻度。如能降低Irp，并使dir/dt平穩，就能使反向恢複時的噪聲變小。
實際上，已成功開發出稱之為“軟恢複”型的低噪聲Si-FRD。在這裡，就該項研究稍稍加以說明。
為了降低Irp，并使恢複時的傾斜度dir/dt趨緩，必須分别采取改善對策。最初，為了降低IRp，降低了P型矽（陽極）的雜質濃度。仍然存在問題，雖然漏電流減少，降低了IRp，但是，dir/dt依然急峻，仍然殘存噪聲，還有VF上升的新課題要權衡處理。
其次，為了緩和傾斜度，采用了稱之為壽命殺手的鉑（Pt）擴散，縮短了壽命，成功地實作dir/dt軟恢複。這裡的“壽命”是指，在PN結關斷/反向偏置時的少數載流子再結合，在恢複的時間内，如果時間長，殘留的載流子會導緻電流流經的現象。壽命殺手會加速再結合，進而縮短壽命。一般而言，壽命殺手會擴散雜質。這種時就采用Pt（鉑）。
這就涉及到制造技術了，若非熟悉領域很難全面展開，但是，以這兩個方法為基礎，最終實作了Trr和VF的特性基本保持不變，卻能大幅度抑制反向恢複噪聲的Si-FRD。下圖所示為軟恢複型（紅色）與标準型（藍色）的實際波形比較示意圖。明顯可見，軟恢複型的噪聲非常低。
根據Si-FRD的Trr和VF的應用示意圖
最後表示依據Si-FRD的特性及其适合應用的示意圖，設計時僅供參考。如上所述，Trr高速型的VF值較高，而VF值低的Trr較慢，應基于這一基本傾向，選擇最佳的應用特性。
再提一下PFC的話題，BCM（臨界模式）的VF值越低越好，CCM（連續模式）的Trr值越快越好，這有助于降低各自的損耗。
此時，不僅降低噪聲，而且VF與Trr的權衡達到最優化的類型，其可制成的應用非常廣泛。