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电子设计基础(四):二极管 第二部分

http://www.ec.hc360.com2011年10月25日08:52OFweek电子工程网

  (十)双基极二极管的检测

  1.电极的判别 将万用表置于R×1k档,用两表笔测量双基极二极管三个电极中任意两个电极间的正反向电阻值,会测出有两个电极之间的正、反向电阻值均为2~10kΩ,这两个电极即是基极B1和基极B2,另一个电极即是发射极E。再将黑表笔接发射极E,用红表笔依次去接触另外两个电极,一般会测出两个不同的电阻值。有阻值较小的一次测量中,红表笔接的是基极B2,另一个电极即是基极B1。

  2.性能好坏的判断 双基极二极管性能的好坏可以通过测量其各极间的电阻值是否正常来判断。用万用表R×1k档,将黑表笔接发射极E,红表笔依次接两个基极(B1和B2),正常时均应有几千欧至十几千欧的电阻值。再将红表笔接发射极E,黑表笔依次接两个基极,正常时阻值为无穷大。

  双基极二极管两个基极(B1和B2)之间的正、反向电阻值均为2~10kΩ范围内,若测得某两极之间的电阻值与上述正常值相差较大时,则说明该二极管已损坏。

  (十一)桥堆的检测

  1.全桥的检测 大多数的整流全桥上,均标注有“+”、“-”、“~”符号(其中“+”为整流后输出电压的正极,“-”为输出电压的负极,“~”为交流电压输入端),很容易确定出各电极。

  检测时,可通过分别测量“+”极与两个“~”极、“-”极与两个“~”之间各整流二极管的正、反向电阻值(与普通二极管的测量方法相同)是否正常,即可判断该全桥是否已损坏。若测得全桥内鞭只二极管的正、反向电阻值均为0或均为无穷大,则可判断该二极管已击穿或开路损坏。

  2.半桥的检测 半桥是由两只整流二极管组成,通过用万用表分别测量半桥内部的两只二极管的正、反电阻值是否正常,即可判断出该半桥是否正常。

  (十二)高压硅堆的检测

  高压硅堆内部是由多只高压整流二极管(硅粒)串联组成,检测时,可用万用表的R×10k档测量其正、反向电阻值。正常的高压硅堆,其正向电阻值大于200kΩ,反向电阻值为无穷大。若测得其正、反向均有一定电阻值,则说明该高压硅堆已软击穿损坏。

  (十三)变阻二极管的检测

  用万用表R×10k档测量变阻二极管的正、反向电阻值,正常的高频变阻二极管的正向电阻值(黑表笔接正极时)为4.5~6kΩ,反向电阻值为无穷大。若测得其正、反向电阻值均很小或均为无穷大,则说明被测变阻二极管已损坏。

  (十四)肖特基二极管的检测

  二端型肖特基二极管可以用万用表R×1档测量。正常时,其正向电阻值(黑表笔接正极)为2.5~3.5Ω,投向电阻值为无穷大。若测得正、反电阻值均为无穷大或均接近0,则说明该二极管已开路或击穿损坏。

  三端型肖特基二极管应先测出其公共端,判别出共阴对管,还是共阳对管,然后再分别测量两个二极管的正、反向电阻值。

  反向特性测试

  把万用表的红表笔搭触二极管的正极,黑表笔搭触二极管的负极,若表针指在无穷大值或接近无穷大值,二极管就是合格的。

 

  八、几种常用二极管的特点

 

  1.整流二极管

  整流二极管结构主要是平面接触型,其特点是允许通过的电流比较大,反向击穿电压比较高,但PN结电容比较大,一般广泛应用于处理频率不高的电路中。例如整流电路、嵌位电路、保护电路等。整流二极管在使用中主要考虑的问题是最大整流电流和最高反向工作电压应大于实际工作中的值。

  2.快速二极管

  快速二极管的工作原理与普通二极管是相同的,但由于普通二极管工作在开关状态下的反向恢复时间较长,约4~5ms,不能适应高频开关电路的要求。快速二极管主要应用于高频整流电路、高频开关电源、高频阻容吸收电路、逆变电路等,其反向恢复时间可达10ns。快速二极管主要包括快恢复二极管和肖特基二极管。

  快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管,主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中,作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。 快恢复二极管在制造上采用掺金、单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压。快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同,它属于PIN结型二极管,即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I,构成PIN硅片。因基区很薄,反向恢复电荷很小,所以快恢复二极管的反向恢复时间较短,正向压降较低,反向击穿电压(耐压值)较高。目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中作整流元件,高频电路中的限幅、嵌位等。

  肖特基(Schottky)二极管也称肖特基势垒二极管(简称SBD),是由金属与半导体接触形成的势垒层为基础制成的二极管,其主要特点是正向导通压降小(约0.45V),反向恢复时间短和开关损耗小,是一种低功耗、超高速半导体器件,广泛应用于开关电源、变频器、驱动器等电路,作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管使用,或在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。肖特基二极管在结构原理上与PN结二极管有很大区别,它的内部是由阳极金属(用钼或铝等材料制成的阻挡层)、二氧化硅(SiO2)电场消除材料、N-外延层(砷材料)、N型硅基片、N+阴极层及阴极金属等构成,如图所示。在N型基片和阳极金属之间形成肖特基势垒。当在肖特基势垒两端加上正向偏压(阳极金属接电源正极,N型基片接电源负极)时,肖特基势垒层变窄,其内阻变小;反之,若在肖特基势垒两端加上反向偏压时,肖特基势垒层则变宽,其内阻变大。

 

  肖特基二极管的结构

 

  肖特基二极管存在的问题是耐压比较低,反向漏电流比较大。目前应用在功率变换电路中的肖特基二极管的大体水平是耐压在150V以下,平均电流在100A以下,反向恢复时间在10~40ns。肖特基二极管应用在高频低压电路中,是比较理想的。

  3.稳压二极管

  稳压二极管是利用PN结反向击穿特性所表现出的稳压性能制成的器件。稳压二极管也称齐纳二极管或反向击穿二极管,在电路中起稳定电压作用。它是利用二极管被反向击穿后,在一定反向电流范围内反向电压不随反向电流变化这一特点进行稳压的。稳压二极管通常由硅半导体材料采用合金法或扩散法制成。它既具有普通二极管的单向导电特性,又可工作于反向击穿状态。在反向电压较低时,稳压二极管截止;当反向电压达到一定数值时,反向电流突然增大,稳压二极管进入击穿区,此时即使反向电流在很大范围内变化时,稳压二极管两端的反向电压也能保持基本不变。但若反向电流增大到一定数值后,稳压二极管则会被彻底击穿而损坏。

  稳压二极管根据其封装形式、电流容量、内部结构的不同可以分为多种类型。稳压二极管根据其封装形式可分为金属外壳封装稳压二极管、玻璃封装(简称玻封)稳压二极管和塑料封装(简称塑封)稳压二极管。塑封稳压二极管又分为有引线型和表面封装两种类型。

  稳压管的主要参数有:①稳压值VZ 。指当流过稳压管的电流为某一规定值时,稳压管两端的压降。②电压温度系数 。稳压管的稳压值VZ的温度系数在VZ低于4V时为负温度系数值;当VZ的值大于7V时,其温度系数为正值;而VZ的值在6V左右时,其温度系数近似为零。目前低温度系数的稳压管是由两只稳压管反向串联而成,利用两只稳压管处于正反向工作状态时具有正、负不同的温度系数,可得到很好的温度补偿。③动态电阻rZ。表示稳压管稳压性能的优劣,一般工作电流越大,rZ越小。④允许功耗PZ。由稳压管允许达到的温升决定,小功率稳压管的PZ值为100~1000mW,大功率的可达50W。⑤稳定电流IZ。测试稳压管参数时所加的电流。实际流过稳压管的电流低于IZ时仍能稳压,但rZ较大。

  稳压管的最主要的用途是稳定电压。在要求精度不高、电流变化范围不大的情况下,可选与需要的稳压值最为接近的稳压管直接同负载并联。在稳压、稳流电源系统中一般作基准电源,也有在集成运放中作为直流电平平移。其存在的缺点是噪声系数较高,稳定性较差。

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