概述
整流二極體(rectifier diode)一種用於將交流電轉變為直流電的半導體器件。二極體最重要的特性就是單方嚮導電性。在電路中,電流只能從二極體的正極流入,負極流出。通常它包含一個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。整流二極體可用半導體鍺或矽等材料製造。矽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矽製造(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。整流二極體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。
選用
整流二極體一般為平面型矽二極體,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。還有一種肖特基整流二極體。
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,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VB: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。另有快恢復二極體用於頻率較高的交流電的整流,如開關電源中。
(6)反向恢復時間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系列矽塑封整流二極體的IR小於10uA,而在100°C時IR則變為小於500uA。
損壞原因
(1)防雷、過電壓保護措施不力。整流裝置末設定防雷、過電壓保護裝置,即使設定了防雷、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。
代換
整流二極體損壞後,可以用同型號的整流二極體或參數相販其它型號整流二極體代換。
通常,高耐壓值(反向電壓)的整流二極體可以代換低耐壓值的整流二極體,而低耐壓值的整流二極體不能代換高耐壓值的整流二極體。整流電流值高的二極體可以代換整流電流值低的二極體,而整流電流值低的二極體則不能代換整流電流值高的二極體。
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。如果兩次測量的阻值都是無窮大,說明此二極體已經內部斷開,不能使用。
常用型號
極管型號:4148安裝方式:貼片功率特性:大功率
二極體型號:SA5.0A/CA-SA170A/CA安裝方式:直插
二極體型號:IN4007/IN4001安裝方式:直插功率特性:小功率頻率特性:低頻
二極體型號:70HF80安裝方式:螺絲型功率特性:大功率頻率特性:高頻
二極體型號:MRA4003T3G安裝方式:貼片
二極體型號:1SS355安裝方式:貼片功率特性:大功率
二極體型號6A10安裝方式:直插功率特性:大功率;型號:2DHG型安裝方式:直插功率特性:大功率
二極體型號B5G090L安裝方式:直插功率特性:小功率頻率特性:超高頻
型號 最高反向峰值電壓(v) 平均整流電流(a) 最大峰值浪涌電流(a 最大反向漏電流(Ua) 正向壓降(V) 外型
IN4001 50 1.0 30 5.0 1.0 DO--41
IN4002 100 1.0 30 5.0 1.0 DO--41
IN4003 300 110 30 5.0 1.0 DO--41
IN4004 400 1.0 30 5.0 1.0 DO--41
IN4005 600 1.0 30 5.0 1.0 DO--41
IN4006 800 1.0 30 5.0 1.0 DO--41
IN4007 1000 1.0 30 5.0 1.0 DO--41
IN5391 50 1.5 50 5.0 1.5 DO--15
IN5392 100 1.5 50 5.0 1.5 DO--15
IN5393 200 1.5 50 5.0 1.5 DO--15
IN5394 300 1.5 50 5.0 1.5 DO--15
IN5395 400 1.5 50 5.0 1.5 DO--15
IN5396 500 1.5 50 5.0 1.5 DO--15
IN5397 600 1.5 50 5.0 1.5 DO--15
IN5398 800 1.5 50 5.0 1.5 DO--15
IN5399 1000 1.5 50 5.0 1.5 DO--15
RL151 50 1.5 60 5.0 1.5 DO--15
RL152 100 1.5 60 5.0 1.5 DO--15
RL153 200 1.5 60 5.0 1.5 DO--15
RL154 400 1.5 60 5.0 1.5 DO--15
RL155 600 1.5 60 5.0 1.5 DO--15
RL156 800 1.5 60 5.0 1.5 DO--15
RL157 1000 1.5 60 5.0 1.5 DO--15
普通整流二極體參數(二)
型號 最高反向峰值電壓(v) 平均整流電流(a) 最大峰值浪涌電流(a 最大反向漏電流(Ua) 正向壓降(V) 外型
RL201 50 2 70 5 1 DO--15
RL202 100 2 70 5 1 DO--15
RL203 200 2 70 5 1 DO--15
RL204 400 2 70 5 1 DO--15
RL205 600 2 70 5 1 DO--15
RL206 800 2 70 5 1 DO--15
RL207 1000 2 70 5 1 DO--15
2a01 50 2 70 5 1.1 DO--15
2a02 100 2 70 5 1.1 DO--15
2a03 200 2 70 5 1.1 DO--15
2a04 400 2 70 5 1.1 DO--15
2a05 600 2 70 5 1.1 DO--15
2a06 800 2 70 5 1.1 DO--15
2a07 1000 2 70 5 1.1 DO--15
RY251 200 3 150 5 3 DO--27
RY252 400 3 150 5 3 DO--27
RY253 600 3 150 5 3 DO--27
RY254 800 3 150 5 3 DO--27
RY255 1300 3 150 5 3 DO--27
普通整流二極體參數(三)
IN5401 50 3 200 5 1 DO--27
IN5402 100 3 200 5 1 DO--27
IN5403 150 3 200 5 1 DO--27
IN5404 200 3 200 5 1 DO--27
IN5405 400 3 200 5 1 DO--27
IN5406 600 3 200 5 1 DO--27
IN5407 800 3 200 5 1 DO--27
IN5408 1000 3 200 5 1 DO--27
6a05 50 6 400 10 0.95 R--6
6a1 100 6 400 10 0.95 R--6
6a2 200 6 400 10 0.95 R--6
6a4 400 6 400 10 0.95 R--6
6a6 600 6 400 10 0.95 R--6
6a8 800 6 400 10 0.95 R--6
6a10 1000 6 400 10 0.95 R--6
P600a 50 6 400 10 0.95 R--6
P600B 100 6 400 10 0.95 R--6
P600D 200 6 400 10 0.95 R--6
P600G 400 6 400 10 0.95 R--6
P600J 600 6 400 10 0.95 R--6
P600K 800 6 400 10 0.95 R--6
P600M 1000 6 400 10 0.95 R--6
05Z6.2Y 矽穩壓二極體 Vz=6~6.35V,Pzm=500mW,
05Z7.5Y 矽穩壓二極體 Vz=7.34~7.70V,Pzm=500mW,
05Z13X矽穩壓二極體 Vz=12.4~13.1V,Pzm=500mW,
05Z15Y矽穩壓二極體 Vz=14.4~15.15V,Pzm=500mW,
05Z18Y矽穩壓二極體 Vz=17.55~18.45V,Pzm=500mW,
1N4001矽整流二極體 50V, 1A,(Ir=5uA,Vf=1V,Ifs=50A)
1N4002矽整流二極體 100V, 1A,
1N4003矽整流二極體 200V, 1A,
1N4004矽整流二極體 400V, 1A,
1N4005矽整流二極體 600V, 1A,
1N4006矽整流二極體 800V, 1A,
1N4007矽整流二極體 1000V, 1A,
1N4148二極體 75V, 4PF,Ir=25nA,Vf=1V,
1N5391矽整流二極體 50V, 1.5A,(Ir=10uA,Vf=1.4V,Ifs=50A) 1N5392矽整流二極體 100V,1.5A,
1N5393矽整流二極體 200V,1.5A,
1N5394矽整流二極體 300V,1.5A,
1N5395矽整流二極體 400V,1.5A,
1N5396矽整流二極體 500V,1.5A,
1N5397矽整流二極體 600V,1.5A,
1N5398矽整流二極體 800V,1.5A,
1N5399矽整流二極體 1000V,1.5A,
1N5400矽整流二極體 50V, 3A,(Ir=5uA,Vf=1V,Ifs=150A) 1N5401矽整流二極體 100V,3A,
1N5402矽整流二極體 200V,3A,
1N5403矽整流二極體 300V,3A,
1N5404矽整流二極體 400V,3A,
1N5405矽整流二極體 500V,3A,
1N5406矽整流二極體 600V,3A,
1N5407矽整流二極體 800V,3A,
1N5408矽整流二極體 1000V,3A