整流二極管,整流二極管是什么意

整流二極管是一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿?a target="_blank">半導(dǎo)體器件。通常它包含一個(gè)PN結(jié)，有陽(yáng)極和陰極兩個(gè)端子。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。P區(qū)的載流子是空穴，N區(qū)的載流子是電子，在P區(qū)和N區(qū)間形成一定的位壘。外加使P區(qū)相對(duì)N區(qū)為正的電壓時(shí)，位壘降低，位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲(chǔ)存載流子，能通過(guò)大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V），稱為正向?qū)顟B(tài)。若加相反的電壓，使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過(guò)很小的反向電流（稱反向漏電流），稱為反向阻斷狀態(tài)。整流二極管具有明顯的單向?qū)щ娦浴?/p>

整流二極管是一種大面積的功率器件，結(jié)電容大，工作頻率較低，一般在幾十千赫茲，反向電壓從25伏至3000伏。電流容量在1A以下的有2CP系列，1A以上的有2CZ系列。

整流二極管可用半導(dǎo)體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造。這種器件的結(jié)面積較大，能通過(guò)較大電流（可達(dá)上千安），但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用于各種低頻整流電路。

整流二極管的選用

整流二極管一般為平面型硅二極管，用于各種電源整流電路中。

選用整流二極管時(shí)，主要應(yīng)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(fù)時(shí)間等參數(shù)。

普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中使用的整流二極管，對(duì)截止頻率的反向恢復(fù)時(shí)間要求不高，只要根據(jù)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管即可。例如，1N系列、2CZ系列、RLR系列等。

開關(guān)穩(wěn)壓電源的整流電路及脈沖整流電路中使用的整流二極管，應(yīng)選用工作頻率較高、反向恢復(fù)時(shí)間較短的整流二極管（例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等）或選擇快恢復(fù)二極管。

整流二極管的常用參數(shù)

（1）最大平均整流電流IF：指二極管長(zhǎng)期工作時(shí)允許通過(guò)的最大正向平均電流。該電流由PN結(jié)的結(jié)面積和散熱條件決定。使用時(shí)應(yīng)注意通過(guò)二極管的平均電流不能大于此值，并要滿足散熱條件。例如1N4000系列二極管的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。若大于此值，則反向電流(IR)劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模瑥亩鸱聪驌舸ＭǔＨ》聪驌舸╇妷?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：它是二極管在最高反向工作電壓下允許流過(guò)的反向電流，此參數(shù)反映了二極管單向?qū)щ娦阅艿暮脡摹Ｒ虼诉@個(gè)電流值越小，表明二極管質(zhì)量越好。

（4）擊穿電壓VR：指二極管反向伏安特性曲線急劇彎曲點(diǎn)的電壓值。反向?yàn)檐浱匦詴r(shí)，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(jié)的結(jié)電容及擴(kuò)散電容決定，若工作頻率超過(guò)fm，則二極管的單向?qū)щ娦阅軐⒉荒芎芎玫伢w現(xiàn)。例如1N4000系列二極管的fm為3kHz。

（6）反向恢復(fù)時(shí)間tre：指在規(guī)定的負(fù)載、正向電流及最大反向瞬態(tài)電壓下的反向恢復(fù)時(shí)間。

（7）零偏壓電容CO：指二極管兩端電壓為零時(shí)，擴(kuò)散電容及結(jié)電容的容量之和。值得注意的是，由于制造工藝的限制，即使同一型號(hào)的二極管其參數(shù)的離散性也很大。手冊(cè)中給出的參數(shù)往往是一個(gè)范圍，若測(cè)試條件改變，則相應(yīng)的參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，例如在25°C時(shí)測(cè)得1N5200系列硅塑封整流二極管的IR小于1OuA，而在100°C時(shí)IR則變?yōu)樾∮?00uA。

整流管損壞的原因

（1）防雷、過(guò)電壓保護(hù)措施不力。整流裝置末設(shè)置防雷、過(guò)電壓保護(hù)裝置，即使設(shè)置了防雷、過(guò)電壓保護(hù)裝置，但其工作不可靠，因雷擊或過(guò)電壓而損壞整流管。

（2）運(yùn)行條件惡劣。間接傳動(dòng)的發(fā)電機(jī)組，因轉(zhuǎn)速之比的計(jì)算不正確或兩皮帶盤直徑之比不符合轉(zhuǎn)速之比的要求，使發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期處于高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，而整流管也就長(zhǎng)期處于較高的電壓下工作，促使整流管加速老化，并被過(guò)早地?fù)舸p壞。

（3）運(yùn)行管理欠佳。值班運(yùn)行人員工作不負(fù)責(zé)任，對(duì)外界負(fù)荷的變化(特別是在深夜零點(diǎn)至第二天上午6點(diǎn)之間)不了解，或是當(dāng)外界發(fā)生了甩負(fù)荷故障，運(yùn)行人員沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的操作處理，產(chǎn)生過(guò)電壓而將整流管擊穿損壞。

（4）設(shè)備安裝或制造質(zhì)量不過(guò)關(guān)。由于發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期處于較大的振動(dòng)之中運(yùn)行，使整流管也處于這一振動(dòng)的外力干擾之下；同時(shí)由于發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速時(shí)高時(shí)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(guī)格型號(hào)不符。更換新整流管時(shí)錯(cuò)將工作參數(shù)不符合要求的管子換上或者接線錯(cuò)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(guò)電壓、過(guò)電流安全裕量偏小，使整流管承受不起發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路中發(fā)生的過(guò)電壓或過(guò)電流暫態(tài)過(guò)程峰值的襲擊而損壞。

對(duì)整流管的檢查方法

首先將整流器中的整流二極管全部拆下，用萬(wàn)用表的100×R或1000×R歐姆檔，測(cè)量整流二極管的兩根引出線(頭、尾對(duì)調(diào)各測(cè)一次)。若兩次測(cè)得的電阻值相差很大，例如電阻值大的高達(dá)幾拾萬(wàn)Ω、而電阻值小的僅幾佰Ω甚至更小，說(shuō)明該二極管是好的(發(fā)生了軟擊穿的二極管除外)。若兩次測(cè)得的電阻值幾乎相等，而且電阻值很小，說(shuō)明該二極管已被擊穿損壞不能使用。

整流二極管

　　rectifier diode

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　　一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽?dǎo)體器件。通常它包含一個(gè)PN結(jié)，有陽(yáng)極和陰極兩個(gè)端子。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。P區(qū)的載流子是空穴,N區(qū)的載流子是電子，在P區(qū)和N區(qū)間形成一定的位壘。外加使P區(qū)相對(duì)N區(qū)為正的電壓時(shí)，位壘降低，位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲(chǔ)存載流子，能通過(guò)大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V）,稱為正向?qū)顟B(tài)。若加相反的電壓,使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過(guò)很小的反向電流（稱反向漏電流），稱為反向阻斷狀態(tài)。整流二極管具有明顯的單向?qū)щ娦?其伏安特性和電路符號(hào)如圖2所示。整流二極管可用半導(dǎo)體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造(摻雜較多時(shí)容易反向擊穿）。這種器件的結(jié)面積較大，能通過(guò)較大電流（可達(dá)上千安），但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用于各種低頻半波整流電路，如需達(dá)到全波整流需連成整流橋使用。

　　選用整流二極管時(shí)，主要應(yīng)考慮其反向峰值電壓、最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復(fù)時(shí)間等參數(shù)。

　　常用的整流二極管：例如1N4001,有顏色一端表示負(fù)極

　　其特性參數(shù)：Vrm≥50v,If=1A,

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　　整流二極管的交流和直流電阻為：

　　正向直流電阻 Rf=Vf/If=(Vf/Is) exp(-qVf/mkT)

　　正向交流電阻 rf=dVf/dIf=mkT/qIf

　　反向直流電阻 Rr=Vr/Ir=Vr/Is

　　反向交流電阻 rr=dVr/dIr=(mkT/qIf) exp(qVr/mkT)

　　整流二極管的整流比為：

　　直流整流比 Rr/Rf=(Vr/Vf) exp(qVf/mkT)

　　交流整流比 rr/rf=(If/Is) exp(qVf/mkT)

　　式中的Vf和If分別是正向電壓和正向電流，Vr和Ir分別是反向電壓和反向電流，Is是反向飽和電流（忽略了復(fù)合中心的產(chǎn)生電流），m是理想因子（m=1～2）。

　　可見(jiàn)，直流整流比和交流整流比分別與正向電壓和反向電壓有著很大的關(guān)系。并且只要電壓不是太低，在一定的正偏電壓下，p-n結(jié)的交流電阻rf總將小于其相應(yīng)的直流電阻Rf。

　　此外，可把正向直流電阻改寫為rf=(mkT/qIf) ln(If/Is)=rf ln(If/Is).可見(jiàn)，在正偏電壓和相應(yīng)的正向電流一定時(shí)，p-n結(jié)的直流電阻要遠(yuǎn)大于相應(yīng)的交流電阻（Rf比rf大ln(Jf/Js)倍），即p-n結(jié)的正向直流電導(dǎo)遠(yuǎn)小于正向交流電導(dǎo)。當(dāng)然，對(duì)于反偏的p-n結(jié)，反向直流電阻則遠(yuǎn)小于反向交流電阻。