整流二極管損壞的原因以及二極管基礎(chǔ)知識-分類,應(yīng)用

    整流二極管損壞的原因有哪些？ 
    整流二極管損壞的主要有以下6點
    1，防雷、過電壓保護措施不力
    整流裝置未設(shè)置防雷、過電壓保護裝置，即使設(shè)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(fā)電機組，因轉(zhuǎn)速之比的計算不正確或兩皮帶盤直徑之比不符合轉(zhuǎn)速之比的要求，使發(fā)電機長期處于高轉(zhuǎn)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?fù)舸p壞。
    3，運行管理欠佳
    值班運行人員工作不負(fù)責(zé)任，對外界負(fù)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(dāng)外界發(fā)生了甩負(fù)荷故障，運行人員沒有及時進行相應(yīng)的操作處理，產(chǎn)生過電壓而將整流管擊穿損壞。
    4，設(shè)備安裝或制造質(zhì)量不過關(guān)
    由于發(fā)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(fā)電機組轉(zhuǎn)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(guī)格型號不符
    更換新整流管時錯將工作參數(shù)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(fā)電機勵磁回路中發(fā)生的過電壓或過電流暫態(tài)過程峰值的襲擊而損壞。
    整流二極管代換
    整流二極管損壞后，可以用同型號的整流二極管或參數(shù)相同其它型號整流二極管代換。
    通常，高耐壓值（反向電壓）的整流二極管可以代換低耐壓值的整流二極管，而低耐壓值的整流二極管不能代換高耐壓值的整流二極管。
整流電流值高的二極管可以代換整流電流值低的二極管，而整流電流值低的二極管則不能代換整流電流值高的二極管。
整流二極管檢查方法
    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(diào)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(dá)幾百KΩ到無窮大，而電阻值小的僅幾百Ω甚至更小，說明該二極管是好的（發(fā)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。如果兩次測量的阻值都是無窮大，說明此二極管已經(jīng)內(nèi)部斷開，不能使用。
    三種類型的整流二極管
    開關(guān)電源中的整流二極管必須具有正向壓降低、快速恢復(fù)的特點，還應(yīng)具有足夠大的輸出功率，可以采用以下三種類型的整流二極管：快速恢復(fù)整流二極管；超快速恢復(fù)整流二極管；肖特基整流二極管。
    1，快速恢復(fù)和超快恢復(fù)整流二極管
    快速恢復(fù)和超快恢復(fù)整流二極管具有適中的和較高的正向電壓降，其范圍是從0.8～1.2V。這兩種整流二極管還具有較高的截止電壓參數(shù)。因此，它們特別適合于在小功率的、輸出電壓在12V左右的輔助電源電路中使用。
    由于現(xiàn)代的開關(guān)電源工作頻率都在20kHz以上，比起一般的整流二極管，快速恢復(fù)整流二極管和超快速恢復(fù)整流二極管的反向恢復(fù)時間莎Ⅱ減小到了毫微秒級，因此，大大提高了電源的效率。
    據(jù)經(jīng)驗，在選擇快速恢復(fù)整流二極管時，其反向恢復(fù)時間至少應(yīng)該是開關(guān)晶體管的上升時間的1/3。這兩種整流二極管還減少了開關(guān)電壓尖峰，而這種尖峰直接影響輸出直流電壓的紋波。另外，雖然某些稱為軟恢復(fù)型整流二極管的噪聲較小，但是它們的反向恢復(fù)時間較長，反向電流也較大，因而使得開關(guān)損耗增大，并不能滿足開關(guān)電源的工作要求。
    快速恢復(fù)整流二極管和超快恢復(fù)整流二極管在開關(guān)電源中作為整流器件使用時是否需要散熱器，要根據(jù)電路的最大功率來決定。一般情況下，這些二極管在制造時允許的結(jié)溫在175℃，生產(chǎn)廠家對該指標(biāo)都有技術(shù)說明，以提供給設(shè)計者去計算最大的輸出工作電流、電壓及外殼溫度等。
    2，肖特基整流二極管
    肖特基整流二極管即使在大的正向電流作用下，其正向壓降也很低，僅有0.4V左右，而且，隨著結(jié)溫的增加，其正向壓降更低，因此，使得肖特基整流二極管特別適用于5V左右的低電壓輸出電路中。肖特基整流二極管的反向恢復(fù)時間是可以忽略不計的，因為此器件是多數(shù)載流子半導(dǎo)體器件，在器件的開關(guān)過程中，沒有清除少數(shù)載流子存貯電荷的問題。
    肖特基整流二極管有兩大缺點：
    反向截止電壓的承受能力較低，目前的產(chǎn)品大約為100V
反向漏電流較大，使得該器件比其他類型的整流器件更容易受熱擊穿
當(dāng)然，這些缺點也可以通過增加瞬時過電壓保護電路及適當(dāng)控制結(jié)溫來克服。表示出了典型的高速整流二極管的特性與參數(shù)


    二極管基礎(chǔ)知識-分類,應(yīng)用
    二極管的特性與應(yīng)用
    幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。
    根據(jù)用途分類
    1、檢波用二極管
    就原理而言，從輸入信號中取出調(diào)制信號是檢波，以整流電流的大小（100mA）作為界線通常把輸出電流小于100mA的叫檢波。鍺材料點接觸型、工作頻率可達(dá)400MHz，正向壓降小，結(jié)電容小，檢波效率高，頻率特性好，為2AP型。類似點觸型那樣檢波用的二極管，除用于檢波外，還能夠用于限幅、削波、調(diào)制、混頻、開關(guān)等電路。也有為調(diào)頻檢波專用的特性一致性好的兩只二極管組合件。
    2、整流用二極管
    就原理而言，從輸入交流中得到輸出的直流是整流。以整流電流的大?。?00mA）作為界線通常把輸出電流大于100mA的叫整流。面結(jié)型，工作頻率小于KHz，最高反向電壓從25伏至3000伏分A～X共22檔。分類如下：①硅半導(dǎo)體整流二極管2CZ型、②硅橋式整流器QL型、③用于電視機高壓硅堆工作頻率近100KHz的2CLG型。
    3、限幅用二極管
    大多數(shù)二極管能作為限幅使用。也有象保護儀表用和高頻齊納管那樣的專用限幅二極管。為了使這些二極管具有特別強的限制尖銳振幅的作用，通常使用硅材料制造的二極管。也有這樣的組件出售：依據(jù)限制電壓需要，把若干個必要的整流二極管串聯(lián)起來形成一個整體。
    4、調(diào)制用二極管
    通常指的是環(huán)形調(diào)制專用的二極管。就是正向特性一致性好的四個二極管的組合件。即使其它變?nèi)荻O管也有調(diào)制用途，但它們通常是直接作為調(diào)頻用。
    5、混頻用二極管
    使用二極管混頻方式時，在500～10,000Hz的頻率范圍內(nèi)，多采用肖特基型和點接觸型二極管。
    6、放大用二極管
    用二極管放大，大致有依靠隧道二極管和體效應(yīng)二極管那樣的負(fù)阻性器件的放大，以及用變?nèi)荻O管的參量放大。因此，放大用二極管通常是指隧道二極管、體效應(yīng)二極管和變?nèi)荻O管。
    7、開關(guān)用二極管
    有在小電流下（10mA程度）使用的邏輯運算和在數(shù)百毫安下使用的磁芯激勵用開關(guān)二極管。小電流的開關(guān)二極管通常有點接觸型和鍵型等二極管，也有在高溫下還可能工作的硅擴散型、臺面型和平面型二極管。開關(guān)二極管的特長是開關(guān)速度快。而肖特基型二極管的開關(guān)時間特短，因而是理想的開關(guān)二極管。2AK型點接觸為中速開關(guān)電路用；2CK型平面接觸為高速開關(guān)電路用；用于開關(guān)、限幅、鉗位或檢波等電路；肖特基（SBD）硅大電流開關(guān)，正向壓降小，速度快、效率高。
    8、變?nèi)荻O管
    用于自動頻率控制（AFC）和調(diào)諧用的小功率二極管稱變?nèi)荻O管。日本廠商方面也有其它許多叫法。通過施加反向電壓， 使其PN結(jié)的靜電容量發(fā)生變化。因此，被使用于自動頻率控制、掃描振蕩、調(diào)頻和調(diào)諧等用途。通常，雖然是采用硅的擴散型二極管，但是也可采用合金擴散型、外延結(jié)合型、雙重擴散型等特殊制作的二極管，因為這些二極管對于電壓而言，其靜電容量的變化率特別大。結(jié)電容隨反向電壓VR變化，取代可變電容，用作調(diào)諧回路、振蕩電路、鎖相環(huán)路，常用于電視機高頻頭的頻道轉(zhuǎn)換和調(diào)諧電路，多以硅材料制作。
    9、頻率倍增用二極管
    對二極管的頻率倍增作用而言，有依靠變?nèi)荻O管的頻率倍增和依靠階躍（即急變）二極管的頻率倍增。頻率倍增用的變?nèi)荻O管稱為可變電抗器，可變電抗器雖然和自動頻率控制用的變?nèi)荻O管的工作原理相同，但電抗器的構(gòu)造卻能承受大功率。階躍二極管又被稱為階躍恢復(fù)二極管，從導(dǎo)通切換到關(guān)閉時的反向恢復(fù)時間trr短，因此，其特長是急速地變成關(guān)閉的轉(zhuǎn)移時間顯著地短。如果對階躍二極管施加正弦波，那么，因tt（轉(zhuǎn)移時間）短，所以輸出波形急驟地被夾斷，故能產(chǎn)生很多高頻諧波。
    10、穩(wěn)壓二極管
    是代替穩(wěn)壓電子二極管的產(chǎn)品。被制作成為硅的擴散型或合金型。是反向擊穿特性曲線急驟變化的二極管。作為控制電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓使用而制作的。二極管工作時的端電壓（又稱齊納電壓）從3V左右到150V，按每隔10%，能劃分成許多等級。在功率方面，也有從200mW至100W以上的產(chǎn)品。工作在反向擊穿狀態(tài)，硅材料制作，動態(tài)電阻RZ很小，一般為2CW型；將兩個互補二極管反向串接以減少溫度系數(shù)則為2DW型。
    11、PIN型二極管（PIN Diode）
    這是在P區(qū)和N區(qū)之間夾一層本征半導(dǎo)體（或低濃度雜質(zhì)的半導(dǎo)體）構(gòu)造的晶體二極管。PIN中的I是"本征"意義的英文略語。當(dāng)其工作頻率超過100MHz時，由于少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)和"本征"層中的渡越時間效應(yīng)，其二極管失去整流作用而變成阻抗元件，并且，其阻抗值隨偏置電壓而改變。在零偏置或直流反向偏置時，"本征"區(qū)的阻抗很高；在直流正向偏置時，由于載流子注入"本征"區(qū)，而使"本征"區(qū)呈現(xiàn)出低阻抗?fàn)顟B(tài)。因此，可以把PIN二極管作為可變阻抗元件使用。它常被應(yīng)用于高頻開關(guān)（即微波開關(guān)）、移相、調(diào)制、限幅等電路中。
    12、 雪崩二極管 (Avalanche Diode)
    它是在外加電壓作用下可以產(chǎn)生高頻振蕩的晶體管。產(chǎn)生高頻振蕩的工作原理是欒的：利用雪崩擊穿對晶體注入載流子，因載流子渡越晶片需要一定的時間，所以其電流滯后于電壓，出現(xiàn)延遲時間，若適當(dāng)?shù)乜刂贫稍綍r間，那么，在電流和電壓關(guān)系上就會出現(xiàn)負(fù)阻效應(yīng)，從而產(chǎn)生高頻振蕩。它常被應(yīng)用于微波領(lǐng)域的振蕩電路中。
    13、江崎二極管 （Tunnel Diode）
    它是以隧道效應(yīng)電流為主要電流分量的晶體二極管。其基底材料是砷化鎵和鍺。其P型區(qū)的N型區(qū)是高摻雜的（即高濃度雜質(zhì)的）。隧道電流由這些簡并態(tài)半導(dǎo)體的量子力學(xué)效應(yīng)所產(chǎn)生。發(fā)生隧道效應(yīng)具備如下三個條件：①費米能級位于導(dǎo)帶和滿帶內(nèi)；②空間電荷層寬度必須很窄（0.01微米以下）；簡并半導(dǎo)體P型區(qū)和N型區(qū)中的空穴和電子在同一能級上有交疊的可能性。江崎二極管為雙端子有源器件。其主要參數(shù)有峰谷電流比（IP／PV），其中，下標(biāo)"P"代表"峰"；而下標(biāo)"V"代表"谷"。江崎二極管可以被應(yīng)用于低噪聲高頻放大器及高頻振蕩器中（其工作頻率可達(dá)毫米波段），也可以被應(yīng)用于高速開關(guān)電路中。
    14、快速關(guān)斷（階躍恢復(fù)）二極管 (Step Recovary Diode)
    它也是一種具有PN結(jié)的二極管。其結(jié)構(gòu)上的特點是：在PN結(jié)邊界處具有陡峭的雜質(zhì)分布區(qū)，從而形成"自助電場"。由于PN結(jié)在正向偏壓下，以少數(shù)載流子導(dǎo)電，并在PN結(jié)附近具有電荷存貯效應(yīng)，使其反向電流需要經(jīng)歷一個"存貯時間"后才能降至最小值（反向飽和電流值）。階躍恢復(fù)二極管的"自助電場"縮短了存貯時間，使反向電流快速截止，并產(chǎn)生豐富的諧波分量。利用這些諧波分量可設(shè)計出梳狀頻譜發(fā)生電路。快速關(guān)斷（階躍恢復(fù)）二極管用于脈沖和高次諧波電路中。
    15、肖特基二極管 （Schottky Barrier Diode）
    它是具有肖特基特性的"金屬半導(dǎo)體結(jié)"的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵，多為N型半導(dǎo)體。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的，所以，其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速開關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且，MIS（金屬－絕緣體－半導(dǎo)體）肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管。
    16、阻尼二極管
    具有較高的反向工作電壓和峰值電流，正向壓降小，高頻高壓整流二極管，用在電視機行掃描電路作阻尼和升壓整流用。
    17、瞬變電壓抑制二極管
    TVP管，對電路進行快速過壓保護，分雙極型和單極型兩種，按峰值功率（500W－5000W）和電壓（8.2V～200V）分類。
    18、雙基極二極管（單結(jié)晶體管）
    兩個基極，一個發(fā)射極的三端負(fù)阻器件，用于張馳振蕩電路，定時電壓讀出電路中，它具有頻率易調(diào)、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
    19、發(fā)光二極管
    用磷化鎵、磷砷化鎵材料制成，體積小，正向驅(qū)動發(fā)光。工作電壓低，工作電流小，發(fā)光均勻、壽命長、可發(fā)紅、黃、綠單色光。