多顆二極管并聯或串聯時，電流/電壓均分是否均衡？

在高頻電路設計中，半導體器件的寄生參數往往比靜態指標更為關鍵。高壓二極管或開關二極管在 datasheet 中，通常會標注一個 結電容（Cj） 參數。很多客戶在初期選型時容易忽略它，只關注耐壓、正向電流和反向恢復時間。但在實際的高頻應用中，結電容卻可能直接決定電路的速度和信號完整性。MDD辰達半導體 在本文將結合物理機理和應用案例，從 FAE 角度進行分析。

一、結電容的本質

結電容來源于二極管 PN 結的耗盡層。當二極管處于反向偏置時，PN 結相當于一個電容器，其電容值與偏置電壓、摻雜濃度和結面積相關。公式大致為：

Cj ≈ ε × A / W

其中，A 為結面積，W 為耗盡層寬度。電壓越高，耗盡層越寬，電容越小。因此，結電容通常是一個與電壓相關的非線性參數。

二、結電容對高頻電路速度的影響

限制開關速度

在高頻電源或脈沖電路中，器件需要快速從導通切換到截止。此時結電容必須充放電，每一次切換都會消耗額外能量，并延緩電壓上升/下降時間。結電容越大，電路速度越慢。

增加開關損耗

高頻應用（如數百 kHz ~ MHz 的開關電源）中，結電容充放電損耗不可忽略。功耗大致與 Cj × V2 × f 成正比。當頻率和電壓都較高時，這部分損耗可能接近導通損耗。

引入過沖與振蕩

在高速電路中，結電容與 PCB 走線寄生電感共同形成 LC 諧振，可能導致過沖、振鈴，甚至 EMI 問題，嚴重時會影響電路穩定性。

三、結電容對信號完整性的影響

高頻信號失真

對于射頻（RF）、高速數字接口等電路，信號上升沿往往在納秒級。如果二極管結電容過大，就會像一個低通濾波器，導致信號邊沿變緩、波形失真。

阻抗匹配破壞

在傳輸線上，結電容相當于一個額外負載，會改變局部阻抗。如果不做匹配處理，容易產生反射，影響信號完整性。

串擾與耦合

當多個高速信號通道并排布線時，結電容過大的器件會增加耦合效應，導致通道間的串擾問題。

四、如何降低結電容的不利影響？

選型優化

高頻場景優先選擇 低結電容二極管（如小信號開關二極管、肖特基二極管、專用 ESD 保護二極管）。

在高速信號鏈路中，應盡量使用結電容 <1 pF 的器件。

電路補償

在某些場景中，可以通過串聯電阻或 RC 網絡來抑制結電容引起的振鈴。

對于信號完整性要求較高的線路，可采用匹配電阻。

PCB 布局優化

縮短高頻走線，降低寄生電感，避免與結電容形成強耦合。

保護器件盡量靠近接口，減少走線長度引發的附加電容。

頻率與電壓權衡

在實際設計中，器件選型往往需要在耐壓與結電容之間平衡。通常，耐壓越高，結電容也越大，這需要根據電路的電壓等級和頻率進行綜合判斷。

五、FAE 視角下的總結

從 FAE 的經驗來看，很多客戶遇到“高頻不穩定、波形失真或 EMI 超標”時，往往第一時間懷疑控制芯片或布局問題，而忽略了二極管本身的結電容效應。事實上，結電容過大不僅限制電路速度，還可能破壞信號完整性。

因此，在高頻設計中，不能只看二極管的耐壓和電流參數，還必須結合結電容指標進行綜合評估。如果器件的結電容已經成為瓶頸，FAE 的建議通常是：換用低結電容型號，優化布局，或在系統級增加補償設計。唯有同時兼顧電氣與熱、信號完整性，才能確保高頻應用下的電路可靠穩定。