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整流二极管损坏的原因以及二极管基础知识-分类,应用

发布日期:2019-10-11  浏览次数:99  作者:整流二极管损坏的原因有哪些? 整流二极管损坏的主要有以下6点
     整流二极管损坏的原因以及二极管基础知识-分类,应用

    整流二极管损坏的原因有哪些? 
    整流二极管损坏的主要有以下6点
    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。
    整流二极管代换
    整流二极管损坏后,可以用同型号的整流二极管或参数相同其它型号整流二极管代换。
    通常,高耐压值(反向电压)的整流二极管可以代换低耐压值的整流二极管,而低耐压值的整流二极管不能代换高耐压值的整流二极管。
整流电流值高的二极管可以代换整流电流值低的二极管,而整流电流值低的二极管则不能代换整流电流值高的二极管。
整流二极管检查方法
    首先将整流器中的整流二极管全部拆下,用万用表的100×R或1000×R欧姆档,测量整流二极管的两根引出线(头、尾对调各测一次)。
    若两次测得的电阻值相差很大,例如电阻值大的高达几百KΩ到无穷大,而电阻值小的仅几百Ω甚至更小,说明该二极管是好的(发生了软击穿的二极管除外)。
    若两次测得的电阻值几乎相等,而且电阻值很小,说明该二极管已被击穿损坏,不能使用。如果两次测量的阻值都是无穷大,说明此二极管已经内部断开,不能使用。
    三种类型的整流二极管
    开关电源中的整流二极管必须具有正向压降低、快速恢复的特点,还应具有足够大的输出功率,可以采用以下三种类型的整流二极管:快速恢复整流二极管;超快速恢复整流二极管;肖特基整流二极管。
    1,快速恢复和超快恢复整流二极管
    快速恢复和超快恢复整流二极管具有适中的和较高的正向电压降,其范围是从0.8~1.2V。这两种整流二极管还具有较高的截止电压参数。因此,它们特别适合于在小功率的、输出电压在12V左右的辅助电源电路中使用。
    由于现代的开关电源工作频率都在20kHz以上,比起一般的整流二极管,快速恢复整流二极管和超快速恢复整流二极管的反向恢复时间莎Ⅱ减小到了毫微秒级,因此,大大提高了电源的效率。
    据经验,在选择快速恢复整流二极管时,其反向恢复时间至少应该是开关晶体管的上升时间的1/3。这两种整流二极管还减少了开关电压尖峰,而这种尖峰直接影响输出直流电压的纹波。另外,虽然某些称为软恢复型整流二极管的噪声较小,但是它们的反向恢复时间较长,反向电流也较大,因而使得开关损耗增大,并不能满足开关电源的工作要求。
    快速恢复整流二极管和超快恢复整流二极管在开关电源中作为整流器件使用时是否需要散热器,要根据电路的最大功率来决定。一般情况下,这些二极管在制造时允许的结温在175℃,生产厂家对该指标都有技术说明,以提供给设计者去计算最大的输出工作电流、电压及外壳温度等。
    2,肖特基整流二极管
    肖特基整流二极管即使在大的正向电流作用下,其正向压降也很低,仅有0.4V左右,而且,随着结温的增加,其正向压降更低,因此,使得肖特基整流二极管特别适用于5V左右的低电压输出电路中。肖特基整流二极管的反向恢复时间是可以忽略不计的,因为此器件是多数载流子半导体器件,在器件的开关过程中,没有清除少数载流子存贮电荷的问题。
    肖特基整流二极管有两大缺点:
    反向截止电压的承受能力较低,目前的产品大约为100V
反向漏电流较大,使得该器件比其他类型的整流器件更容易受热击穿
当然,这些缺点也可以通过增加瞬时过电压保护电路及适当控制结温来克服。表示出了典型的高速整流二极管的特性与参数


    二极管基础知识-分类,应用
    二极管的特性与应用
    几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。
    根据用途分类
    1、检波用二极管
    就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特性好,为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。
    2、整流用二极管
    就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型,工作频率小于KHz,最高反向电压从25伏至3000伏分A~X共22档。分类如下:①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。
    3、限幅用二极管
    大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售:依据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。
    4、调制用二极管
    通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。
    5、混频用二极管
    使用二极管混频方式时,在500~10,000Hz的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。
    6、放大用二极管
    用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极管的参量放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。
    7、开关用二极管
    有在小电流下(10mA程度)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用;2CK型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。
    8、变容二极管
    用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它许多叫法。通过施加反向电压, 使其PN结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。
    9、频率倍增用二极管
    对二极管的频率倍增作用而言,有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃(即急变)二极管的频率倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工作原理相同,但电抗器的构造却能承受大功率。阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管,从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短,因此,其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(转移时间)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能产生很多高频谐波。
    10、稳压二极管
    是代替稳压电子二极管的产品。被制作成为硅的扩散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤变化的二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作的。二极管工作时的端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分成许多等级。在功率方面,也有从200mW至100W以上的产品。工作在反向击穿状态,硅材料制作,动态电阻RZ很小,一般为2CW型;将两个互补二极管反向串接以减少温度系数则为2DW型。
    11、PIN型二极管(PIN Diode)
    这是在P区和N区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质的半导体)构造的晶体二极管。PIN中的I是"本征"意义的英文略语。当其工作频率超过100MHz时,由于少数载流子的存贮效应和"本征"层中的渡越时间效应,其二极管失去整流作用而变成阻抗元件,并且,其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或直流反向偏置时,"本征"区的阻抗很高;在直流正向偏置时,由于载流子注入"本征"区,而使"本征"区呈现出低阻抗状态。因此,可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路中。
    12、 雪崩二极管 (Avalanche Diode)
    它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是栾的:利用雪崩击穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需要一定的时间,所以其电流滞后于电压,出现延迟时间,若适当地控制渡越时间,那么,在电流和电压关系上就会出现负阻效应,从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。
    13、江崎二极管 (Tunnel Diode)
    它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。其基底材料是砷化镓和锗。其P型区的N型区是高掺杂的(即高浓度杂质的)。隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。发生隧道效应具备如下三个条件:①费米能级位于导带和满带内;②空间电荷层宽度必须很窄(0.01微米以下);简并半导体P型区和N型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。江崎二极管为双端子有源器件。其主要参数有峰谷电流比(IP/PV),其中,下标"P"代表"峰";而下标"V"代表"谷"。江崎二极管可以被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中(其工作频率可达毫米波段),也可以被应用于高速开关电路中。
    14、快速关断(阶跃恢复)二极管 (Step Recovary Diode)
    它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特点是:在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区,从而形成"自助电场"。由于PN结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在PN结附近具有电荷存贮效应,使其反向电流需要经历一个"存贮时间"后才能降至最小值(反向饱和电流值)。阶跃恢复二极管的"自助电场"缩短了存贮时间,使反向电流快速截止,并产生丰富的谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。
    15、肖特基二极管 (Schottky Barrier Diode)
    它是具有肖特基特性的"金属半导体结"的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。
    16、阻尼二极管
    具有较高的反向工作电压和峰值电流,正向压降小,高频高压整流二极管,用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。
    17、瞬变电压抑制二极管
    TVP管,对电路进行快速过压保护,分双极型和单极型两种,按峰值功率(500W-5000W)和电压(8.2V~200V)分类。
    18、双基极二极管(单结晶体管)
    两个基极,一个发射极的三端负阻器件,用于张驰振荡电路,定时电压读出电路中,它具有频率易调、温度稳定性好等优点。
    19、发光二极管
    用磷化镓、磷砷化镓材料制成,体积小,正向驱动发光。工作电压低,工作电流小,发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。
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