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整流二极管

发布时间：2022-09-09 13:32

作者：Ameya360

来源：网络

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　　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2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。

整流二极管

工作特性

　　整流二极管是利用PN结的单向导电特性，把交流电变成脉动直流电。整流二极管漏电流较大,多数采用面接触性料封装的二极管。整流二极管的外形如图3所示，另外，整流二极管的参数除前面介绍的几个外，还有最大整流电流，是指整流二极管长时间的工作所允许通过的最大电流值。它是整流二极管的主要参数，是选项用整流二极管的主要依据。

常用参数

　　（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。

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。

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行业新闻

高温环境下的MDD肖特基二极管设计如何避免热失效

　　在高温环境下，肖特基二极管(Schottky Diode)以其低正向压降和快速开关特性被广泛应用于电源管理、电机驱动及新能源系统中。然而，由于其PN结被金属-半导体接触结构取代，其温度特性与普通PN结二极管存在显著不同，特别是在高温下，肖特基管的反向漏电流急剧上升，成为热失效的主要隐患。因此，设计人员在高温环境下使用肖特基二极管时，必须充分考虑其热稳定性与散热策略。　　首先，识别失效风险是设计的前提。肖特基二极管的反向漏电流随着温度上升呈指数增长，这不仅加剧功率损耗，还可能引发热失控现象。当结温过高，二极管可能出现反向击穿或短路失效，影响整个电源系统稳定性。　　其次，合理选型与降额设计至关重要。在器件选型阶段，应考虑实际工作温度下的derating(降额)条件。例如，若器件额定反向电压为60V，在高温应用中建议选择100V或更高耐压等级，以提升安全裕度。此外，选择具有低漏电流、高结温耐受能力(如175℃以上)的工业级或汽车级肖特基产品，也能显著降低热失效风险。　　热管理设计是控制结温的关键手段。在PCB布局中，应尽量扩大铜箔面积，加强热传导路径，配合导热硅脂、散热片或热垫片等散热辅助材料。对于功率密集型应用，还可采用DFN、TO-220、DPAK等高散热效率封装，甚至考虑采用多颗器件并联分流，从结构上降低单管热负载。　　最后，建议在系统设计中增加热反馈保护机制，如温度感知芯片或热敏电阻，当温度异常上升时自动限流或关断，以避免连续热应力带来的器件损伤。　　总之，高温环境下的肖特基二极管应用必须在器件选型、热设计与系统保护上多管齐下。通过精准评估漏电特性、合理降额、优化散热与加入温控保护，才能充分发挥肖特基二极管在高效率整流中的优势，同时保障系统长期稳定运行。

2025-04-17 17:24 阅读量：207

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