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整流二極體是一種將交流電能轉變為直流電能的半導體器件。整流二極體具有明顯的單嚮導電性,其伏安特性和電路符號。整流二極體可用半導體鍺或硅等材料製造。主要用於各種低頻整流電路。

1 整流二極體 -介紹

  一種將交流電能轉變為直流電能的半導體器件。通常它包含一個PN結,有陽極和陰極兩個端子。其結構如圖1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),稱為正嚮導通狀態。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。整流二極體具有明顯的單嚮導電性,其伏安特性和電路符號如圖2所示。整流二極體可用半導體鍺或硅等材料製造。硅整流二極體的擊穿電壓高,反向漏電流小,高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極體都用高純單晶硅製造。這種器件的結面積較大,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。整流二極體主要用於各種低頻整流電路。

整流二極體整流二極體
 
整流二極體整流二極體

2 整流二極體 -整流二極體的選用

整流二極體一般為平面型硅二極體,用於各種電源整流電路中。

選用整流二極體時,主要應考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復時間等參數。

普通串聯穩壓電源電路中使用的整流二極體,對截止頻率的反向恢復時間要求不高,只要根據電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極體即可。例如,1N系列、2CZ系列、RLR系列等。

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體,應選用工作頻率較高、反向恢復時間較短的整流二極體(例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等)或選擇快恢復二極體。

3 整流二極體 -整流二極體的常用參數

(1)最大平均整流電流IF:指二極體長期工作時允許通過的最大正向平均電流。該電流由PN結的結面積和散熱條件決定。使用時應注意通過二極體的平均電流不能大於此值,並要滿足散熱條件。例如1N4000系列二極體的IF為1A。

(2)最高反向工作電壓VR:指二極體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,二極體的單嚮導電性被破壞,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,1n4007的VR為1OOOV

(3)最大反向電流IR:它是二極體在最高反向工作電壓下允許流過的反向電流,此參數反映了二極體單嚮導電性能的好壞。因此這個電流值越小,表明二極體質量越好。

(4)擊穿電壓VR:指二極體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:它是二極體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,則二極體的單嚮導電性能將不能很好地體現。例如1N4000系列二極體的fm為3kHz。

(6)反向恢復時間tre: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復時間。

(7)零偏壓電容CO:指二極體兩端電壓為零時,擴散電容及結電容的容量之和。值得注意的是,由於製造工藝的限制,即使同一型號的二極體其參數的離散性也很大。手冊中給出的參數往往是一個範圍,若測試條件改變,則相應的參數也會發生變化,例如在25°C時測得1N5200系列硅塑封整流二極體的IR小於1OuA,而在100°C時IR則變為小於500uA。

4 整流二極體 -整流管損壞的原因

(1)防雷、過電壓保護措施不力。整流裝置末設置防雷、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)運行條件惡劣。間接傳動的發電機組,因轉速之比的計算不正確或兩皮帶盤直徑之比不符合轉速之比的要求,使發電機長期處於高轉速下運行,而整流管也就長期處於較高的電壓下工作,促使整流管加速老化,並被過早地擊穿損壞。

(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干擾之下;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迴路中發生的過電壓或過電流暫態過程峰值的襲擊而損壞。

5 整流二極體 -對整流管的檢查方法

 首先將整流器中的整流二極體全部拆下,用萬用表的100×R或1000×R歐姆檔,測量整流二極體的兩根引出線(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拾萬Ω、而電阻值小的僅幾佰Ω甚至更小,說明該二極體是好的(發生了軟擊穿的二極體除外)。若兩次測得的電阻值幾乎相等,而且電阻值很小,說明該二極體已被擊穿損壞不能使用。

6 整流二極體 -相關連接

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