簡述整流二極管基礎知識
發布時間:2019-04-18 責任編輯:lina
【導讀】zhengliuerjiguanyizhongyongyujiangjiaoliudianzhuanbianweizhiliudiandebandaotiqijian。erjiguanzuizhongyaodetexingjiushidanfangxiangdaodianxing。zaidianluzhong,dianliuzhinengcongerjiguandezhengjiliuru,fujiliuchu。
整流二極管(rectifier diode)一(yi)種(zhong)用(yong)於(yu)將(jiang)交(jiao)流(liu)電(dian)轉(zhuan)變(bian)為(wei)直(zhi)流(liu)電(dian)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)。二(er)極(ji)管(guan)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)特(te)性(xing)就(jiu)是(shi)單(dan)方(fang)向(xiang)導(dao)電(dian)性(xing)。在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong),電(dian)流(liu)隻(zhi)能(neng)從(cong)二(er)極(ji)管(guan)的(de)正(zheng)極(ji)流(liu)入(ru),負(fu)極(ji)流(liu)出(chu)。通(tong)常(chang)它(ta)包(bao)含(han)一(yi)個(ge)PN結,有正極和負極兩個端子。其結構如圖所示。P區的載流子是空穴,N區的載流子是電子,在P區和N區間形成一定的位壘。外加電壓使P區相對N區為正的電壓時,位壘降低,位壘兩側附近產生儲存載流子,能通過大電流,具有低的電壓降(典型值為0.7V),稱為正向導通狀態。若加相反的電壓,使位壘增加,可承受高的反向電壓,流過很小的反向電流(稱反向漏電流),稱為反向阻斷狀態。

整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)具(ju)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)單(dan)向(xiang)導(dao)電(dian)性(xing)。整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)可(ke)用(yong)半(ban)導(dao)體(ti)鍺(zhe)或(huo)矽(gui)等(deng)材(cai)料(liao)製(zhi)造(zao)。矽(gui)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)的(de)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)高(gao),反(fan)向(xiang)漏(lou)電(dian)流(liu)小(xiao),高(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)良(liang)好(hao)。通(tong)常(chang)高(gao)壓(ya)大(da)功(gong)率(lv)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)都(dou)用(yong)高(gao)純(chun)單(dan)晶(jing)矽(gui)製(zhi)造(zao)(摻雜較多時容易反向擊穿)。這種器件的結麵積較大,能通過較大電流(可達上千安),但工作頻率不高,一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用於各種低頻半波整流電路,如需達到全波整流需連成整流橋使用。
整流二極管選用

整流二極管一般為平麵型矽二極管,用於各種電源整流電路中。
選用整流二極管時,主要應考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢複時間等參數。
普(pu)通(tong)串(chuan)聯(lian)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan),對(dui)截(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)的(de)反(fan)向(xiang)恢(hui)複(fu)時(shi)間(jian)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao),隻(zhi)要(yao)根(gen)據(ju)電(dian)路(lu)的(de)要(yao)求(qiu)選(xuan)擇(ze)最(zui)大(da)整(zheng)流(liu)電(dian)流(liu)和(he)最(zui)大(da)反(fan)向(xiang)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)符(fu)合(he)要(yao)求(qiu)的(de)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)即(ji)可(ke)。例(li)如(ru),1N係列、2CZ係列、RLR係列等。
開關穩壓電源的整流電路及脈衝整流電路中使用的整流二極管,應選用工作頻率較高、反向恢複時間較短的整流二極管(例如RU係列、EU係列、V係列、1SR係列等)或選擇快恢複二極管。還有一種肖特基整流二極管。
整流二極管特性

整流二極管是利用PN結(jie)的(de)單(dan)向(xiang)導(dao)電(dian)特(te)性(xing),把(ba)交(jiao)流(liu)電(dian)變(bian)成(cheng)脈(mai)動(dong)直(zhi)流(liu)電(dian)。整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)漏(lou)電(dian)流(liu)較(jiao)大(da),多(duo)數(shu)采(cai)用(yong)麵(mian)接(jie)觸(chu)性(xing)料(liao)封(feng)裝(zhuang)的(de)二(er)極(ji)管(guan)。另(ling)外(wai),整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)的(de)參(can)數(shu)除(chu)前(qian)麵(mian)介(jie)紹(shao)的(de)幾(ji)個(ge)外(wai),還(hai)有(you)最(zui)大(da)整(zheng)流(liu)電(dian)流(liu),是(shi)指(zhi)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)工(gong)作(zuo)所(suo)允(yun)許(xu)通(tong)過(guo)的(de)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)值(zhi)。它(ta)是(shi)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)的(de)主(zhu)要(yao)參(can)數(shu),是(shi)選(xuan)項(xiang)用(yong)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)的(de)主(zhu)要(yao)依(yi)據(ju)。
整流二極管常用參數
(1)最大平均整流電流IF:指二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流。該電流由PN結的結麵積和散熱條件決定。使用時應注意通過二極管的平均電流不能大於此值,並要滿足散熱條件。例如1N4000係列二極管的IF為1A。
(2)最高反向工作電壓VR:指二極管兩端允許施加的最大反向電壓。若大於此值,則反向電流(IR)劇增,二極管的單向導電性被破壞,從而引起反向擊穿。通常取反向擊穿電壓(VB)的一半作為(VR)。例如1N4001的VR為50V,1N4002-1n4006分別為100V、200V、400V、600V和800V,1N4007的VR為1000V
(3)最大反向電流IR:它(ta)是(shi)二(er)極(ji)管(guan)在(zai)最(zui)高(gao)反(fan)向(xiang)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)下(xia)允(yun)許(xu)流(liu)過(guo)的(de)反(fan)向(xiang)電(dian)流(liu),此(ci)參(can)數(shu)反(fan)映(ying)了(le)二(er)極(ji)管(guan)單(dan)向(xiang)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng)的(de)好(hao)壞(huai)。因(yin)此(ci)這(zhe)個(ge)電(dian)流(liu)值(zhi)越(yue)小(xiao),表(biao)明(ming)二(er)極(ji)管(guan)質(zhi)量(liang)越(yue)好(hao)。
(4)擊穿電壓VB:指二極管反向伏安特性曲線急劇彎曲點的電壓值。反向為軟特性時,則指給定反向漏電流條件下的電壓值。
(5)最高工作頻率fm:它是二極管在正常情況下的最高工作頻率。主要由PN結的結電容及擴散電容決定,若工作頻率超過fm,則二極管的單向導電性能將不能很好地體現。例如1N4000係列二極管的fm為3kHz。另有快恢複二極管用於頻率較高的交流電的整流,如開關電源中。
(6)反向恢複時間trr:指在規定的負載、正向電流及最大反向瞬態電壓下的反向恢複時間。
(7)零偏壓電容CO:指zhi二er極ji管guan兩liang端duan電dian壓ya為wei零ling時shi,擴kuo散san電dian容rong及ji結jie電dian容rong的de容rong量liang之zhi和he。值zhi得de注zhu意yi的de是shi,由you於yu製zhi造zao工gong藝yi的de限xian製zhi,即ji使shi同tong一yi型xing號hao的de二er極ji管guan其qi參can數shu的de離li散san性xing也ye很hen大da。手shou冊ce中zhong給gei出chu的de參can數shu往wang往wang是shi一yi個ge範fan圍wei,若ruo測ce試shi條tiao件jian改gai變bian,則ze相xiang應ying的de參can數shu也ye會hui發fa生sheng變bian化hua,例li如ru在zai25°C時測得1N5200係列矽塑封整流二極管的IR小於10uA,而在100°C時IR則變為小於500uA。
整流二極管損壞原因
(1)防雷、過電壓保護措施不力。整流裝置未設置防雷、過電壓保護裝置,即使設置了防雷、過電壓保護裝置,但其工作不可靠,因雷擊或過電壓而損壞整流管。
(2)運yun行xing條tiao件jian惡e劣lie。間jian接jie傳chuan動dong的de發fa電dian機ji組zu,因yin轉zhuan速su之zhi比bi的de計ji算suan不bu正zheng確que或huo兩liang皮pi帶dai盤pan直zhi徑jing之zhi比bi不bu符fu合he轉zhuan速su之zhi比bi的de要yao求qiu,使shi發fa電dian機ji長chang期qi處chu於yu高gao轉zhuan速su下xia運yun行xing,而er整zheng流liu管guan也ye就jiu長chang期qi處chu於yu較jiao高gao的de電dian壓ya下xia工gong作zuo,促cu使shi整zheng流liu管guan加jia速su老lao化hua,並bing被bei過guo早zao地di擊ji穿chuan損sun壞huai。
(3)運行管理欠佳。值班運行人員工作不負責任,對外界負荷的變化(特別是在深夜零點至第二天上午6點之間)不了解,或是當外界發生了甩負荷故障,運行人員沒有及時進行相應的操作處理,產生過電壓而將整流管擊穿損壞。
(4)設備安裝或製造質量不過關。由於發電機組長期處於較大的振動之中運行,使整流管也處於這一振動的外力幹擾之下;同時由於發電機組轉速時高時低,使整流管承受的工作電壓也隨之忽高忽低地變化,這樣便大大地加速了整流管的老化、損壞。
(5)整流管規格型號不符。更換新整流管時錯將工作參數不符合要求的管子換上或者接線錯誤,造成整流管擊穿損壞。
(6)整流管安全裕量偏小。整流管的過電壓、過電流安全裕量偏小,使整流管承受不起發電機勵磁回路中發生的過電壓或過電流暫態過程峰值的襲擊而損壞。
整流二極管代換
整流二極管損壞後,可以用同型號的整流二極管或參數相同其它型號整流二極管代換。
通常,高耐壓值(反向電壓)dezhengliuerjiguankeyidaihuandinaiyazhidezhengliuerjiguan,erdinaiyazhidezhengliuerjiguanbunengdaihuangaonaiyazhidezhengliuerjiguan。zhengliudianliuzhigaodeerjiguankeyidaihuanzhengliudianliuzhidideerjiguan,erzhengliudianliuzhidideerjiguanzebunengdaihuanzhengliudianliuzhigaodeerjiguan。
整流二極管檢查方法
首先將整流器中的整流二極管全部拆下,用萬用表的100×R或1000×R歐姆檔,測量整流二極管的兩根引出線(頭、尾對調各測一次)。若兩次測得的電阻值相差很大,例如電阻值大的高達幾百KΩ到無窮大,而電阻值小的僅幾百Ω甚至更小,說明該二極管是好的(發生了軟擊穿的二極管除外)。若(ruo)兩(liang)次(ci)測(ce)得(de)的(de)電(dian)阻(zu)值(zhi)幾(ji)乎(hu)相(xiang)等(deng),而(er)且(qie)電(dian)阻(zu)值(zhi)很(hen)小(xiao),說(shuo)明(ming)該(gai)二(er)極(ji)管(guan)已(yi)被(bei)擊(ji)穿(chuan)損(sun)壞(huai),不(bu)能(neng)使(shi)用(yong)。如(ru)果(guo)兩(liang)次(ci)測(ce)量(liang)的(de)阻(zu)值(zhi)都(dou)是(shi)無(wu)窮(qiong)大(da),說(shuo)明(ming)此(ci)二(er)極(ji)管(guan)已(yi)經(jing)內(nei)部(bu)斷(duan)開(kai),不(bu)能(neng)使(shi)用(yong)。
高頻整流二極管的特性與參數
開關電源中的整流二極管必須具有正向壓降低、快速恢複的特點,還應具有足夠大的輸出功率,可以采用以下三種類型的整流二極管:快速恢複整流二極管;超快速恢複整流二極管;肖特基整流二極管。快速恢複和超快恢複整流二極管具有適中的和較高的正向電壓降,其範圍是從0.8~1.2V。這兩種整流二極管還具有較高的截止電壓參數。因此,它們特別適合於在小功率的、輸出電壓在12V左右的輔助電源電路中使用。
由於現代的開關電源工作頻率都在20kHz以上,比起一般的整流二極管,快速恢複整流二極管和超快速恢複整流二極管的反向恢複時間莎Ⅱ減jian小xiao到dao了le毫hao微wei秒miao級ji,因yin此ci,大da大da提ti高gao了le電dian源yuan的de效xiao率lv。據ju經jing驗yan,在zai選xuan擇ze快kuai速su恢hui複fu整zheng流liu二er極ji管guan時shi,其qi反fan向xiang恢hui複fu時shi間jian至zhi少shao應ying該gai是shi開kai關guan晶jing體ti管guan的de上shang升sheng時shi間jian的de1/3。這(zhe)兩(liang)種(zhong)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)還(hai)減(jian)少(shao)了(le)開(kai)關(guan)電(dian)壓(ya)尖(jian)峰(feng),而(er)這(zhe)種(zhong)尖(jian)峰(feng)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)輸(shu)出(chu)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)的(de)紋(wen)波(bo)。另(ling)外(wai),雖(sui)然(ran)某(mou)些(xie)稱(cheng)為(wei)軟(ruan)恢(hui)複(fu)型(xing)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)的(de)噪(zao)聲(sheng)較(jiao)小(xiao),但(dan)是(shi)它(ta)們(men)的(de)反(fan)向(xiang)恢(hui)複(fu)時(shi)間(jian)較(jiao)長(chang),反(fan)向(xiang)電(dian)流(liu)也(ye)較(jiao)大(da),因(yin)而(er)使(shi)得(de)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)增(zeng)大(da),並(bing)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)工(gong)作(zuo)要(yao)求(qiu)。
kuaisuhuifuzhengliuerjiguanhechaokuaihuifuzhengliuerjiguanzaikaiguandianyuanzhongzuoweizhengliuqijianshiyongshishifouxuyaosanreqi,yaogenjudianludezuidagonglvlaijueding。yibanqingkuangxia,zhexieerjiguanzaizhizaoshiyunxudejiewenzai175℃,生產廠家對該指標都有技術說明,以提供給設計者去計算最大的輸出工作電流、電壓及外殼溫度等。 肖特基整流二極管即使在大的正向電流作用下,其正向壓降也很低,僅有0.4V左右,而且,隨著結溫的增加,其正向壓降更低,因此,使得肖特基整流二極管特別適用於5V左zuo右you的de低di電dian壓ya輸shu出chu電dian路lu中zhong。肖xiao特te基ji整zheng流liu二er極ji管guan的de反fan向xiang恢hui複fu時shi間jian是shi可ke以yi忽hu略lve不bu計ji的de,因yin為wei此ci器qi件jian是shi多duo數shu載zai流liu子zi半ban導dao體ti器qi件jian,在zai器qi件jian的de開kai關guan過guo程cheng中zhong,沒mei有you清qing除chu少shao數shu載zai流liu子zi存cun貯zhu電dian荷he的de問wen題ti。
肖特基整流二極管有兩大缺點:其一,反向截止電壓的承受能力較低,目前的產品大約為100V;其(qi)二(er),反(fan)向(xiang)漏(lou)電(dian)流(liu)較(jiao)大(da),使(shi)得(de)該(gai)器(qi)件(jian)比(bi)其(qi)他(ta)類(lei)型(xing)的(de)整(zheng)流(liu)器(qi)件(jian)更(geng)容(rong)易(yi)受(shou)熱(re)擊(ji)穿(chuan)。當(dang)然(ran),這(zhe)些(xie)缺(que)點(dian)也(ye)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)瞬(shun)時(shi)過(guo)電(dian)壓(ya)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)及(ji)適(shi)當(dang)控(kong)製(zhi)結(jie)溫(wen)來(lai)克(ke)服(fu)。表(biao)示(shi)出(chu)了(le)典(dian)型(xing)的(de)高(gao)速(su)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)的(de)特(te)性(xing)與(yu)參(can)數(shu)。
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