所谓二极管－分类与特性
首先，在这里介绍用作硅功率元器件的二极管种类，及堪称硅半导体之基本的二极管最基础内容。
Si二极管的分类
考虑Si二极管的分类时，根据其用途，有几种分类方法。在这里，主要考虑用于功率转换，对Si二极管进行分类。
Si二极管大致上可分为整流二极管、齐纳二极管、高频二极管。其中，以整流为主要目的的二极管又可细分为：一般通用整流用，以开关为前提的高速整流用，用于超高速整流的快速恢复型，还有同样具有高速性和低VF特征的肖特基势垒二极管，下面将分别予以说明。
虽然作了上述分类，但原则上，Si二极管均属由阳极和阴极构成的元器件，表示其本质功能和特性的项目基本相同。那么“究竟有什么区别呢？”，答案就是“根据实际用途，使其部分电气特性达到优化”。
二极管的电气特性
慎重起见，我们先来确认二极管的静态特性和动态特性。仔细看看下图，就无需详细说明了，但是，以下均是说明各种二极管特征时的关键词。
二极管的静态特性，基本上是指正向电压VF和正向电流IF，以及反向电压VR和反向电流IR
右图中橙色虚线区表示利用整流二极管的区域。具体而言，就是指正向可作业的IF范围，以及反向击穿电压以内的区域。
顺便说一下，绿色虚线区虽非本章的阐述对象，但属于使用齐纳二极管区域。通常的二极管并不使用该区，如果IR无限制地进入该区，可能会导致元器件破损。
二极管的动态特性主要有反向恢复时间trr和电容Ct。
trr是指从正向施加电压正向电流IF流动的状态，到电压反向变化时流动的反向电流IR恢复至稳定状态（基本为零）所需的时间。如右图所示，一旦从IF流动的导通状态变为关断状态，在理想状态下，正向电流IF即刻为零。然而，实际上，反向电流IR越过零值，瞬间流过，trr也随之恢复为零。trr越短，特性越好。
电容Ct是指二极管自身的容值，带来与电容器相同的效果。如右图所示，二极管导通、关断之际，电容Ct越大，俗称的波形就越大，有时，由于时间常数的原因，直至施加电压为止方才进入关断动作，往往会引发故障。在高速开关电路中，最好采用Ct较小的二极管。
最后将主要的最大额定和电气特性汇总如下。
最大额定是指描述的连续及瞬间施加电压、电流和温度条件。
关于“瞬间的”的定义，请参考技术规格内的相关描述，如果无明确描述，需要向制造商确认。
本篇开始部分的内容虽为基础中的基础，但在考虑各种二极管的特性和用途时，必须加以充分理解。此时，在实际选择二极管时，也应再三斟酌上述参数。
所谓二极管－整流二极管的特征比较
本篇所例举的是用于高耐压、高电流的二极管，但按照其特性、特征、制造工艺可进行以下分类。此时，对二极管基本的应用条件而言，特性和性能已优化。
整流二极管的特征比较
在这里，将整流二极管分为以下4类：通用整流用、通用开关用、肖特基势垒二极管、快速恢复二极管4种类型，特征汇总于下表。
| 类型 | 特征 | VF | IR | trr | 价格 | 适合应用 |
| 整流 | 通用 | × | ○ | × | ○ | 一般整流 电源的反接保护 |
| 开关 | 开关用 | × | ○ | △ | △ | 单纯的开关用 微控制器外围开关 |
| 肖特基势垒 SBD | 高速(～200V) 低VF | ○ | × | ○ | × | DC/DC转换器 AC/DC转换器(二次侧) |
| 快速恢复 FRD | 高速(～200V) | × | ○ | ○ | × | AC/DC转换器 逆变器电路 |
通用型一般用于整流，主要目的是将交流整流为直流。桥式二极管是整流用的二极管组合。另外，用于无意中电源或电池反接时，保护用于防止过电流流过。正向电压VF因工作电流而异，1V左右为标准。这是硅PN结二极管的普通VF。反向恢复时间trr是以50Hz/60Hz的商用电源的整流为前提，以不是特别快的为标准。
开关型，用途如其字面所示，主要用于电源的切换。VF标准与通用型相同。因为以开关用途为目的，所以trr比通用型更快。但是，还达不到肖特基势垒二极管或快速恢复二极管的速度，其开关特性仅定位于比通用型快。
肖特基势垒二极管（SBD）不是PN结，而是利用金属和半导体如N型硅的形成肖特基势垒（Barrier）。与PN结二极管相比，肖特基势垒二极管（SBD）具有VF更低，开关特性更快的特征。但是，其反向漏电流IR较大，在某些条件下会导致热失控，务请注意。即使流经高达诸如10A的大电流，VF值也大约为0.8V；如果流经几A的电流，VF值大约为0.5V。因此，其典型用途就是用于追求高效的DC/DC转换器或AC/DC转换器的二次侧。
快速恢复二极管（FRD）虽是PN结二极管，但却是trr得以大幅改善的高速二极管。此时，SBD的耐压（反向电流VR）在200V以下，但FRD能达到800V高耐压。但是，一般而言，其VF比通用型高，如果是高耐压大电流规格，标准值大约为2V，但近年来，VF值降低的型号也有增加。因其高耐压和高速性，所以多用于AC/DC转换器或逆变器电路。
下图是上述内容的图解。此时，并非仅限于上述四种类型，同时也表示了Si二极管的基本温度特性。
再重复一遍，左图表示SBD与其他三种二极管相比，VF较低，IR较大。
中间图是将SBD与FRD之外的两种二极管相比，其trr快很多，trr间流动的正向电流IR越大，损耗越大。
右图是表示Si二极管的基本温度特性，高温状态时，VF下降，IR增加。
后面会对SBD稍作详细说明。
所谓二极管－肖特基势垒二极管的特征
再次谈及Si二极管，将说明肖特基势垒二极管（以下简称为SBD）的相关特征和应用。
Si-SBD的特征
如前文所述，Si-SBD并非PN结，而是利用硅称之为势垒金属的金属相接合（肖特基接合）所产生的肖特基势垒。Si-SBD的特性因势垒金属的种类而异。而且，其特性的不同，应用方向也不同。下表汇总了势垒金属的特征及其适合的应用。表中凡标有“×”的项目，请理解为：其与其他项目相比，特性较差、不适合。
典型的势垒金属有钛、钼、铂。
使用钛的SBD具有VF非常低的特征，但反向漏电流IR却比其他的高。因此，发热多，不适用于环境温度高的条件。后文还将详细说明，其存在容易导致热失控的倾向。就应用而言，因为其VF较小，导通损耗少，电压下降较小，所以适合用于电池驱动电路。
使用钼的SBD，属于VF和IR平衡型，多使用于DC/DC转换器电路。
使用铂的SBD，IR非常小，发热小，所以最适用于高温环境条件下使用。由此可见，是车载设备应用的首选。
其他的二极管均系通用的PN结整流二极管。IR较小，大多数应用场合均可忽略不计。与此相反，Si-SBD却存在不可忽视的反向电流IR。这就是在使用Si-SBD之际必须考虑的关键要点。
接着，下面图表中用“○”或“△”具体表示各种SBD的特性。例如，钛SBD的VF非常低，但IR较大。
Si-SBD的热失控
在这里说明，就使用Si-SBD之际关于热失控的重点研讨事项。热失控是由于发热引发二极管的Tj超过最大额定值，严重时可能会导致某种破坏性结果。如前所述，切勿忽视因Si-SBD的IR损耗。发热是IR和VR（反向电压）的积，即漏电流产生的反向功率损耗乘以热阻之积。与普通的热计算公式相同。因此，IR较大的钛SBD最为不利。此时，IR有随着VR增高也增高的倾向，并有伴随温度上升，而増加的正相关温度特性（请参考前篇说明）。因自身发热（或者周围温度上升）引发Tj上升，IR増加，进而发热加剧IR増加，从而导致失控状态。当然，这属于发热量大于散热量这一条件因素的话题。
为了防止热失控，即使存在因各种条件而导致发热，也必须进行使其充分散热的热设计。以下是有关热失控的关键要点。
- 起因于IR的发热，引发热失控，导致二极管破损。
- 必须进行充分的热计算、散热设计，以实现发热量＜散热量。
- Tj不准超过Tj max：Tj ＝ Ta＋发热
- 发热 ＝ 热阻（θja）×电流(IR）×电压（VR）
- 散热程度因封装、安装PCB板、周围环境等因素而异，必须认真验证。
依据VF和IR的应用示意图
最后是适合二极管特性及其适合应用示意图，设计时仅供参考。
所谓二极管－快速恢复二极管的特征
最后一篇谈及Si二极管。本篇将说明快速恢复二极管（以下简称为FRD）的特征、改善特性及其相关应用。
Si-FRD的特征
Si-FRD是PN结二极管，具有高速性特征，Trr极快。与此相反，就一般特征而言是VF高。例如，在示意图中，通用10A级别的VF不到2V。这是因为Trr的高速性与VF之间有需要权衡的关系。然而，开发出VF值大幅度降低的型号，实际时可根据应用来选择最适合的Si-FRD。
下表总结了Si-FRD的特征及其适合的应用。表中凡标有“×”的项目，请理解为：其与其他项目相比，特性较差、不适合。
超高速型的VF较高，IR却较低，所以，最适用于连续模式的PFC（改善功率因数），损耗较少。
高速与低VF的平衡型有非常高的通用性，利用FRD的高速性适用于各种应用。
超低VF型的虽然IR特性较为逊色，但其低VF能降低导通损耗，适用于峰值电流大的临界模式PFC。
此时，下面图表显示VF和Trr之间的权衡关系。橙色线表示VF较低，Trr稍长，但VF与Trr之间的IR也较大，是该FRD的特性。红色线的特性与其相反。可见存在一种关系，如果是高速型，那么VF就高，如果是低VF型，那么Trr/IR就大。
Si-FRD的噪声
从EMC的角度来看，以开关电源为主的开关所引发的噪声是重要的研讨事项。Si-FRD的Trr较为高速，故而在反向恢复时，Trr时间内会产生噪声。下图是反向恢复时的噪声以及改善后的示意图。IRp表示FRD关断时的反向电流峰值。并用dir/dt表示恢复的倾斜度/急峻度。如能降低Irp，并使dir/dt平稳，就能使反向恢复时的噪声变小。
实际上，已成功开发出称之为“软恢复”型的低噪声Si-FRD。在这里，就该项研究稍稍加以说明。
为了降低Irp，并使恢复时的倾斜度dir/dt趋缓，必须分别采取改善对策。最初，为了降低IRp，降低了P型硅（阳极）的杂质浓度。仍然存在问题，虽然漏电流减少，降低了IRp，但是，dir/dt依然急峻，仍然残存噪声，还有VF上升的新课题要权衡处理。
其次，为了缓和倾斜度，采用了称之为寿命杀手的铂（Pt）扩散，缩短了寿命，成功地实现dir/dt软恢复。这里的“寿命”是指，在PN结关断/反向偏置时的少数载流子再结合，在恢复的时间内，如果时间长，残留的载流子会导致电流流经的现象。寿命杀手会加速再结合，从而缩短寿命。一般而言，寿命杀手会扩散杂质。这种时就采用Pt（铂）。
这就涉及到制造工艺了，若非熟悉领域很难全面展开，但是，以这两个方法为基础，最终实现了Trr和VF的特性基本保持不变，却能大幅度抑制反向恢复噪声的Si-FRD。下图所示为软恢复型（红色）与标准型（蓝色）的实际波形比较示意图。明显可见，软恢复型的噪声非常低。
根据Si-FRD的Trr和VF的应用示意图
最后表示依据Si-FRD的特性及其适合应用的示意图，设计时仅供参考。如上所述，Trr高速型的VF值较高，而VF值低的Trr较慢，应基于这一基本倾向，选择最佳的应用特性。
再提一下PFC的话题，BCM（临界模式）的VF值越低越好，CCM（连续模式）的Trr值越快越好，这有助于降低各自的损耗。
此时，不仅降低噪声，而且VF与Trr的权衡达到最优化的类型，其可制成的应用非常广泛。