
一、结电容的本质
结电容来源于二极管 PN 结的耗尽层。当二极管处于反向偏置时,PN 结相当于一个电容器,其电容值与偏置电压、掺杂浓度和结面积相关。公式大致为:
Cj ≈ ε × A / W
其中,A 为结面积,W 为耗尽层宽度。电压越高,耗尽层越宽,电容越小。因此,结电容通常是一个与电压相关的非线性参数。
二、结电容对高频电路速度的影响
限制开关速度
在高频电源或脉冲电路中,器件需要快速从导通切换到截止。此时结电容必须充放电,每一次切换都会消耗额外能量,并延缓电压上升/下降时间。结电容越大,电路速度越慢。
增加开关损耗
高频应用(如数百 kHz ~ MHz 的开关电源)中,结电容充放电损耗不可忽略。功耗大致与 Cj × V² × f 成正比。当频率和电压都较高时,这部分损耗可能接近导通损耗。
引入过冲与振荡
在高速电路中,结电容与 PCB 走线寄生电感共同形成 LC 谐振,可能导致过冲、振铃,甚至 EMI 问题,严重时会影响电路稳定性。
三、结电容对信号完整性的影响
高频信号失真
对于射频(RF)、高速数字接口等电路,信号上升沿往往在纳秒级。如果二极管结电容过大,就会像一个低通滤波器,导致信号边沿变缓、波形失真。
阻抗匹配破坏
在传输线上,结电容相当于一个额外负载,会改变局部阻抗。如果不做匹配处理,容易产生反射,影响信号完整性。
串扰与耦合
当多个高速信号通道并排布线时,结电容过大的器件会增加耦合效应,导致通道间的串扰问题。
四、如何降低结电容的不利影响?
选型优化
高频场景优先选择 低结电容二极管(如小信号开关二极管、肖特基二极管、专用 ESD 保护二极管)。
在高速信号链路中,应尽量使用结电容 <1 pF 的器件。
电路补偿
在某些场景中,可以通过串联电阻或 RC 网络来抑制结电容引起的振铃。
对于信号完整性要求较高的线路,可采用匹配电阻。
PCB 布局优化
缩短高频走线,降低寄生电感,避免与结电容形成强耦合。
保护器件尽量靠近接口,减少走线长度引发的附加电容。
频率与电压权衡
在实际设计中,器件选型往往需要在耐压与结电容之间平衡。通常,耐压越高,结电容也越大,这需要根据电路的电压等级和频率进行综合判断。
五、FAE 视角下的总结
从 FAE 的经验来看,很多客户遇到“高频不稳定、波形失真或 EMI 超标”时,往往第一时间怀疑控制芯片或布局问题,而忽略了二极管本身的结电容效应。事实上,结电容过大不仅限制电路速度,还可能破坏信号完整性。

因此,在高频设计中,不能只看二极管的耐压和电流参数,还必须结合结电容指标进行综合评估。如果器件的结电容已经成为瓶颈,FAE 的建议通常是:换用低结电容型号,优化布局,或在系统级增加补偿设计。唯有同时兼顾电气与热、信号完整性,才能确保高频应用下的电路可靠稳定。