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。整流二極管具有明顯的單向導電性。

整流二極管是一種大面積的功率器件，結電容大，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，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管，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管即可。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沖整流電路中使用的整流二極管，應選用工作頻率較高、反向恢復時間較短的整流二極管（例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等）或選擇快恢復二極管。

整流二極管的常用參數

（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結的結面積和散熱條件決定。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：它是二極管在最高反向工作電壓下允許流過的反向電流，此參數反映了二極管單向導電性能的好壞。因此這個電流值越小，表明二極管質量越好。

（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系列二極管的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：指二極管兩端電壓為零時，擴散電容及結電容的容量之和。值得注意的是，由于制造工藝的限制，即使同一型號的二極管其參數的離散性也很大。手冊中給出的參數往往是一個范圍，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管的IR小于1OuA，而在100°C時IR則變為小于500uA。

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，使發電機長期處于高轉速下運行，而整流管也就長期處于較高的電壓下工作，促使整流管加速老化，并被過早地擊穿損壞。

（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）設備安裝或制造質量不過關。由于發電機組長期處于較大的振動之中運行，使整流管也處于這一振動的外力干擾之下；同時由于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。

對整流管的檢查方法

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拾萬Ω、而電阻值小的僅幾佰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)。若兩次測得的電阻值幾乎相等，而且電阻值很小，說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。整流二極管具有明顯的單向導電性,其伏安特性和電路符號如圖2所示。整流二極管可用半導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(摻雜較多時容易反向擊穿）。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。整流二極管主要用于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。

　　選用整流二極管時，主要應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時間等參數。

　　常用的整流二極管：例如1N4001,有顏色一端表示負極

　　其特性參數：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（忽略了復合中心的產生電流），m是理想因子（m=1～2）。

　　可見，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系。并且只要電壓不是太低，在一定的正偏電壓下，p-n結的交流電阻rf總將小于其相應的直流電阻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，在正偏電壓和相應的正向電流一定時，p-n結的直流電阻要遠大于相應的交流電阻（Rf比rf大ln(Jf/Js)倍），即p-n結的正向直流電導遠小于正向交流電導。當然，對于反偏的p-n結，反向直流電阻則遠小于反向交流電阻。