整流二極管

一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽?dǎo)體器件。通常它包含一個(gè)PN結(jié)，有正極和負(fù)極兩個(gè)端子。二極管重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。

概述

整流二極管（rectifier diode）一種用于將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷陌雽?dǎo)體器件。二極管重要的特性就是單方向?qū)щ娦浴Ｔ陔娐分?，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。通常它包含一個(gè)PN結(jié)，有正極和負(fù)極兩個(gè)端子。其結(jié)構(gòu)如圖所示。P區(qū)的載流子是空穴，N區(qū)的載流子是電子，在P區(qū)和N區(qū)間形成一定的位壘。外加電壓使P區(qū)相對N區(qū)為正的電壓時(shí)，位壘降低，位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲(chǔ)存載流子，能通過大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V），稱為正向?qū)顟B(tài)。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(tài)。整流二極管具有明顯的單向?qū)щ娦浴Ｕ鞫O管可用半導(dǎo)體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造（摻雜較多時(shí)容易反向擊穿）。這種器件的結(jié)面積較大，能通過較大電流（可達(dá)上千安），但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用于各種低頻半波整流電路，如需達(dá)到全波整流需連成整流橋使用。

交流電通過整流二極管的降壓問題

常用參數(shù)

（1）平均整流電流IF：指二極管長期工作時(shí)允許通過的正向平均電流。該電流由PN結(jié)的結(jié)面積和散熱條件決定。使用時(shí)應(yīng)注意通過二極管的平均電流不能大于此值，并要滿足散熱條件。

（2）反向工作電壓VR：指二極管兩端允許施加的反向電壓。若大于此值，則反向電流（IR）劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模瑥亩鸱聪驌舸?。通常取反向擊穿電壓（VB）的一半作為（VR）。

（3）反向電流IR：它是二極管在反向工作電壓下允許流過的反向電流，此參數(shù)反映了二極管單向?qū)щ娦阅艿暮脡?。因此這個(gè)電流值越小，表明二極管質(zhì)量越好。

（4）擊穿電壓VB：指二極管反向伏安特性曲線急劇彎曲點(diǎn)的電壓值。反向?yàn)檐浱匦詴r(shí)，則指給定反向漏電流條件下的電壓值。

（5）工作頻率fm：它是二極管在正常情況下的工作頻率。主要由PN結(jié)的結(jié)電容及擴(kuò)散電容決定，若工作頻率超過fm，則二極管的單向?qū)щ娦阅軐⒉荒芎芎玫伢w現(xiàn)。

（6）反向恢復(fù)時(shí)間trr：指在規(guī)定的負(fù)載、正向電流及反向瞬態(tài)電壓下的反向恢復(fù)時(shí)間。

（7）零偏壓電容CO：指二極管兩端電壓為零時(shí)，擴(kuò)散電容及結(jié)電容的容量之和。值得注意的是，由于制造工藝的限制，即使同一型號(hào)的二極管其參數(shù)的離散性也很大。手冊中給出的參數(shù)往往是一個(gè)范圍，若測試條件改變，則相應(yīng)的參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，例如在25?C時(shí)測得1N5200系列硅塑封整流二極管的IR小于10uA，而在100?C時(shí)IR則變?yōu)樾∮?00uA。

交流電通過整流二極管的降壓問題

二極管型號(hào)不一樣的整流橋，其額定輸出電流也不一樣。

交流電如何轉(zhuǎn)換直流電

一、電路原理

電容降壓式簡易電源的基本電路如圖1，C1為降壓電容器，VD2為半波整流二極管，VD1在市電的負(fù)半周時(shí)給C1提供放電回路，VD3是穩(wěn)壓二極管，R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用的是圖2的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時(shí)，可采用圖3所示的橋式整流電路。

整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會(huì)高于30伏，并且會(huì)隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng)，這是因?yàn)榇祟愲娫磧?nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場合。

二、器件選擇

1.電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^降壓電容C1向負(fù)載提供的電流Io，實(shí)際上是流過C1的充放電電流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，則流經(jīng)C1的充、放電電流越大。當(dāng)負(fù)載電流Io小于C1的充放電電流時(shí)，多余的電流就會(huì)流過穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的允許電流Idmax小于Ic-Io時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀。

2.為保證C1可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。

3.泄放電阻R1的選擇必須保證在要求的時(shí)間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。

三、設(shè)計(jì)舉例

舉例一，計(jì)算負(fù)載電流

圖2中，已知C1為0.33μF，交流輸入為220V/50Hz，求電路能供給負(fù)載的電流。C1在電路中的容抗Xc為：

Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K

流過電容器C1的充電電流（Ic）為：

Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。

通常降壓電容C1的容量C與負(fù)載電流Io的關(guān)系可近似認(rèn)為：C=14.5*I，其中C的容量單位是μF，Io的單位是A.

舉例二，根據(jù)降壓電壓元件選型

如圖2：所示，如果用電容降壓電路將220V交流電降壓為10V直流電，其各個(gè)元件參數(shù)應(yīng)如何選??？（電阻，電容，二極管多大）

C1根據(jù)所需電流大小選擇，每1u電容提供68mA電流。

R1是泄放電阻，防止斷電后電容上存電電擊傷人，一般取820K-1M左右。

穩(wěn)壓二極管VD1用10V/1W的。

VD2是整流二極管，用1N4001~4007都可以。

C2是濾波電容，100u足夠了，因?yàn)檫@種電路不會(huì)有很大的電流

四、應(yīng)用注意

采用電容降壓時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1 根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙?，而不是依?jù)負(fù)載的電壓和功率。

2 限流電容必須采用無極性電容，JD不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400V以上。理想的電容為鐵殼油浸電容。

3 電容降壓不能用于大功率條件，因?yàn)椴话踩?/p>

4 電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載條件。

5 同樣，電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。

6 當(dāng)需要直流工作時(shí)，盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流。而且要滿足恒定負(fù)載的條件。

7 電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電。