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[讨论] 整流二极管是一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件

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发表于 2019-8-7 11:40:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
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一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件 。通常它包含一个PN结,有正极和负极两个端子。二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。
整流二极管(rectifier diode)一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件。二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。通常它包含一个PN结,有正极和负极两个端子。其结构如图所示。P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子,在P区和N区间形成一定的位垒。
外加电压使P区相对N区为正的电压时,位垒降低,位垒两侧附近产生储存载流子,能通过大电流,具有低的电压降(典型值为0.7V),称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加,可承受高的反向电压,流过很小的反向电流(称反向漏电流),称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管 可用半导体锗或硅等材料制造。
硅整流二极管的击穿电压高,反向漏电流小,高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿)。这种器件的结面积较大,能通过较大电流(可达上千安),但工作频率不高,一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路,如需达到全波整流需连成整流桥使用。
(1)最大平均整流电流IF:指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。该电流由PN结的结面积和散热条件决定。使用时应注意通过二极管的平均电流不能大于此值,并要满足散热条件。例如1N4000系列二极管的IF为1A。
(2)最高反向工作电压VR:指二极管两端允许施加的最大反向电压。若大于此值,则反向电流(IR)剧增,二极管的单向导电性被破坏,从而引起反向击穿。通常取反向击穿电压(VB)的一半作为(VR)。例如1N4001的VR为50V,1N4002-1n4006分别为100V、200V、400V、600V和800V,1N4007的VR为1000V
(3)最大反向电流IR:它是二极管在最高反向工作电压下允许流过的反向电流,此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。因此这个电流值越小,表明二极管质量越好。
(4)击穿电压VB:指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。反向为软特性时,则指给定反向漏电流条件下的电压值。
(5)最高工作频率fm:它是二极管在正常情况下的最高工作频率。主要由PN结的结电容及扩散电容决定,若工作频率超过fm,则二极管的单向导电性能将不能很好地体现。例如1N4000系列二极管的fm为3kHz。另有快恢复二极管用于频率较高的交流电的整流,如开关电源中。
(6)反向恢复时间trr:指在规定的负载、正向电流及最大反向瞬态电压下的反向恢复时间。
(7)零偏压电容CO:指二极管两端电压为零时,扩散电容及结电容的容量之和。值得注意的是,由于制造工艺的限制,即使同一型号的二极管其参数的离散性也很大。手册中给出的参数往往是一个范围,若测试条件改变,则相应的参数也会发生变化,例如在25°C时测得1N5200系列硅塑封整流二极管的IR小于10uA,而在100°C时IR则变为小于500uA。
  损坏原因
(1)防雷、过电压保护措施不力。整流装置未设置防雷、过电压保护装置,即使设置了防雷、过电压保护装置,但其工作不可靠,因雷击或过电压而损坏整流管。
(2)运行条件恶劣。间接传动的发电机组,因转速之比的计算不正确或两皮带盘直径之比不符合转速之比的要求,使发电机长期处于高转速下运行,而整流管也就长期处于较高的电压下工作,促使整流管加速老化,并被过早地击穿损坏。
(3)运行管理欠佳。值班运行人员工作不负责任,对外界负荷的变化(特别是在深夜零点至第二天上午6点之间)不了解,或是当外界发生了甩负荷故障,运行人员没有及时进行相应的操作处理,产生过电压而将整流管击穿损坏。
(4)设备安装或制造质量不过关。由于发电机组长期处于较大的振动之中运行,使整流管也处于这一振动的外力干扰之下;同时由于发电机组转速时高时低,使整流管承受的工作电压也随之忽高忽低地变化,这样便大大地加速了整流管的老化、损坏。
(5)整流管规格型号不符。更换新整流管时错将工作参数不符合要求的管子换上或者接线错误,造成整流管击穿损坏。
(6)整流管安全裕量偏小。整流管的过电压、过电流安全裕量偏小,使整流管承受不起发电机励磁回路中发生的过电压或过电流暂态过程峰值的袭击而损坏。
特性:(1)低损耗,高阻抗,高耐压;:(2)优异的防潮性能;(3)优异的阻燃性能;(4)采用特殊工艺,防止破坏性电晕的产生;(5)长期负载下优异的电容量稳定性。
薄膜电容优点
1、耐热性好。
额定工作温度为70℃ ,最高工作温度可达155℃;电压稳定性好,温度系数小。
2、应用非常广泛,适用于交流、直流及脉冲电路。
3、无极性,绝缘阻抗很高,频率特性优异(频率响应宽广),而且介质损失很小。基於以上的优点,所以薄膜电容器被大量使用在模拟电路上。尤其是在信号交连的部份,必须使用频率特性良好,介质损失极低的电容器,方能确保信号在传送时,不致有太大的失真情形发生。
金属膜电容优点
1)机芯内部主回路采用铜条搭桥的工艺结构,铜条厚度得到保证,主回路过流能力强,铜条温升低。安装操作简单,方便,快捷,高效,大大降低出错机率。
2)金属化薄膜电容器的主回路只需要两条铜条,代替了以往的一大块PCB,在产品材料成本
3)主回路跟驱动控制部份分离,做到强电/弱电分离。减少主谐振回路对芯片驱动部份的干扰。对产品的售后维修等带来方便,元器件可再次使用,降低了维修成本。
4)由于电容器均采用模组形式封装,可利用铝壳散热,机芯完全可以做到全密封。解决了油烟,水气,蟑螂,金属粉尘等进入机芯内部的问题,提高了产品的可靠性及使用寿命。
5)金属化薄膜电容器由多个分立式并联改为单一模组形式,解决了分立式电容器过流均,分压不均等问题,缩短主回路的线路距离,降低了线路分布电感对功率元器件的影响。中国IC网h t t p:// w w w . i c 3 7 .c o m/
6)这种电容器最大的特点是具有自愈作用。如果电压过高, 使电容器内部介质某一点被击穿 ,则短路电流会使介质损坏处的金属膜蒸发掉,从而避免两个极片间短路,使电容器继续工作。当然击穿的范围也不能太大,否则影响电容器的电容量。金属膜纸j个电容器通常采用环氧树脂封装,所以防潮性能很好。
金属膜电容缺点
原理上分析,金属化薄膜电容应不存在短路失效的模式,而金属箔式电容器会出现很多短路失效的现。金属化薄膜电容器虽有上述巨大的优点,但与金属箔式电容相比,也有如下两项缺点:
一是容量稳定性不如箔式电容器,这是由于金属化电容在长期工作条件易出现容量丢失以及自愈后可导致容量减小,因此如在对容量稳定度要求很高的振荡电路使用,应选用金属箔式电容更好。
另一主要缺点为耐受大电流能力较差,这是由于金属化膜层比金属箔要薄很多,承载大电流能力较。为改善金属化薄膜电容器这一缺点,目前在制造工艺上已有改进的大电流金属化薄膜电容产。
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