整流二极管

电子电容全能解 2024-07-11 16:06:04

二极管的单向导通特性,注定了其天然具有整流的功能。我们通过二极管可以滤除那些我们所不需要的波形,例如:交流信号或AC电源中小于0的电压信号;甚至通过整流桥将小于0的信号转换成大于0的信号。

同时在不同的应用场景中,我们所需关注的二极管参数也不尽相同。

整流二极管

整流二极管( Rectifier Diode)顾名思义就是主要用于整流功能的二极管, 电流只能从二极管的正极流入负极流出。

整流二极管最主要的应用场景是在电源电路中,所以需要相对较大的通流能力。

1,高压大功率整流二极管

高压大功率整流二极管:主要用于AC-DC大功率电源整流,其PN结面积较大,反向工作电压也大,能通过较大正向电流(可达上千安),对反向恢复时间不敏感(用于50Hz~60Hz)。

这类整流二极管主要特点有:

1. 正向导通状态时:能承受较大的正向电流,较小正向电压降(0.7V)。

2. 反向阻断状态时:可承受高反向电压(25V到3000V),流过很小的反向电流(反向漏电流小)。

3. 性能稳定可靠,高温性能好。

4. 由于PN结面积大,所以其结电容较大,因此不适合应用在高频电路中(几十KHz以下)。

2,高频整流二极管

高频整流二极管具有正向压降低、快速恢复(翻转速率高)的特点,还应具有足够大的输出功率(正向电流大)。

其主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器(电机)、变频器(电机)等电子电路中。

高频整流二极管主要采用三种类型的整流二极管:

1. 快速恢复整流二极管(Fast Recovery Diode) :正向电压高于普通二极管(1~2V),反向截止电压较大,反向恢复时间较小(数百ns)。

2. 超快速恢复整流二极管:正向电压降较高,反向截止电压大,反向恢复时间很小(<100ns)。

3. 肖特基整流二极管:正向压降低,反向恢复时间非常小(ns级别),反向截止电压较小(一般几十伏),下一章单独介绍肖特基二极管原理及应用。

3,整流二极管参数

从上述整流二极管的分类描述中,我们已经看到其主要应用场景是:大电流,高电压(除低压开关电源外)。同时在一些电机应用中,还需要支持高工作频率(低恢复时间)。

所以整流二极管需主要关注如下参数:

1. 最大平均整流电流IF:长期工作时允许通过的最大正向平均电流,由PN结的结面积和散热条件决定。

大电流:说明二极管体积也相对更大。

2. 最高反向工作电压VR:允许施加的最大反向电压;若大于此值则反向电流剧增,二极管的单向导电性被破坏,从而引起反向击穿。

高反向工作电压:说明二极管材料掺杂浓度较低。

3. 最大反向电流IR:在最高反向工作电压下允许流过的反向电流,反映二极管单向导电性能的好坏。

反向电流越小越好,反向电流越大,则说明二极管反向损耗越大。

4. 击穿电压VB:二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。

5. 反向恢复时间trr: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。

反向恢复时间与结电容大小(扩散电容和势垒电容)有关,结电容与电流大小、PN结面积等相关,二极管反向恢复时间参数越大,工作损耗越大。

6. 最高工作频率fm:二极管在正常情况下的最高工作频率。

最高工作频率与结电容相关,所以二极管最大工作频率与工作电流指标需要做取舍,选择合适工作频率很重要。

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