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1. 最大整流电流IF
IF指二极管长期运行时,允许通过的最大正向平均
电流。因为电流通过PN结时要引起管子发热,电流太大,发热量超过限度,就会使PN结烧坏。例如,2AP1最大整流电流为16mA。实际运用时,二极管的平均电流不要超过IF值,以免PN结功耗过大而烧坏管子。
2. 反向击穿电压UBR与最大反向工作电压UR
反向击穿电压是指反向击穿时的电压值。击穿时,反向电流剧增,使二极管的单向导电性被破坏,甚至会因过热而烧坏。最大反向工作电压指二极管使用时所允许承受的最大反向电压。为避免二极管反向击穿,通常
将UR取为反向击穿电压UBR的一半,以确保管子安全工作。例如,2AP1最高反向工作电压规定为20V,而实际反向击穿电压可大于40V。
3. 反向电流IR
在室温下,二极管加反向电压未击穿时的反向电流值称为反向电流。该电流越小,二极管的单向导电性能就越好。由于温度升高,反向电流会急剧增加,因而在使用二极管时要注意环境温度的影响。
4. 最高工作频率fM
由于PN结电容的存在,对二极管工作信号频率将有所限制。若信号频率超出fM,二极 管的单向导电性变差,甚至完全消失。数值上,fM主要决定于PN结的电容的大小。
二极管参数是正确使用二极管的依据,一般半导体器件手册中都给出不同型号管子的参数。使用时应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压,否则管子容易损坏。 1.2.4含有二极管电路的简单计算
下面举例说明含有二极管电路的简单计算,关于二极管更复杂的应用将在后面章节讨论。
[例11]
在图15所示的电路中,E=1V,R=2kΩ
,二极管的正向压降UD=0.6V,当Ui分别等于0V、3V、12V时,对应的输出电压Uo和二极管电流ID各 为多少?
图15例11图
解: 先设二极管在电路
中被断开,从开路电压来判断二极管的状态。设此开路电压 为U′D,则建立KVL方程 :
E+UR+U′D=Ui
开路时,UR=0,则
U′D=Ui-E
若要二极管处于导通状态,应有U′D ≥UD,即Ui-1≥0.6V, 亦即Ui≥1.6V。
(1) Ui=0V时,二极管截止,此时
Uo=-E=-1V,ID=0
(2) Ui=3V>1.6V,二极管导通,此时
Uo=Ui-E=3-1=2V,ID=2-0.62=0.7mA
(3) Ui=12V>1.6V,二极管导通,此时
Uo=12-1=11V, ID=11-0.62=5.2mA
1.2.5半导体二极管的测量与选用
对二极管的极性与好坏进行测量,是正确选用二极管及保证电路质量的前提。工程方法通 常
使用万用表R×100或R×1kΩ挡,测得电阻小时,黑表笔对应的管脚为正极,红表 笔对应的管脚为负极。进行质量测量时,交换表笔分别测量正反向电阻,结论如下:
(1) 两次测量正反向电阻相差最大,质量好;
(2) 两次测量正反向电阻接近或相等,失效;
(3) 两次测量正反向电阻无穷大,断路;
(4) 两次测量正反向电阻等于零,短路。
选用二极管时应注意以下几方面:
(1) 引出线弯角处距根部应大于2mm,焊接处距根部应大于5mm,焊接时间应小于3s, 烙铁功率应不大于60W。
(2) 在高频和脉冲电路中使用时,引出线应尽量短,最好是贴板焊接。
(3) 对整流二极管反向电压应降低20%使用,并避免瞬间或长时间过电压。工作在容性负载时
,其额定整流电流应降低20%使用。
(4) 在进行串联或并联使用时,根据实际需要决定是否采用均恒装置。串联时其均压电阻RJ≤1.2RF(其中RF为整流元件反向电阻)。
(5) 大功率整流元件要满足散热条件。
1.2.6特殊半导体二极管 1. 稳压二极管
稳压管是利用PN结的反向击穿特性制成的一种特殊的二极管。利用稳压二极管可以构成简单 的稳压电路,使负载电阻上得到比较稳定的输出电压。图16(a)、(b)所示分别为稳压二极管
的符号和特性曲线。
稳压管的主要参数如下:
图16稳压管伏安特性及符号
(1) 稳定电压UZ UZ
指稳压管中的反向电流达到规定值时,稳压管
两端的反向电压值。由于工艺方面的原因,即使是同一型号的管子, UZ的差别可能也较大。
(2) 稳定电流IZ
IZ指稳压管在稳定电压时的工作电流,其范围在IZmin~IZmax之间,其中最小稳定电流IZmin是指稳压管进入反向击穿区时的转折点电流。若稳压管的反向电流小于IZ,电压随电流变化较大,稳压效果不好; 若稳压管的反向电流在一定范围内大于此值,则稳压 效果较好。
(3) 动态电阻rZ
在稳压工作范围内,稳压管两端电压变化量与 通过管子的电流变化量之比,即
rZ=ΔUZΔIZ(14)
rZ也称交流电阻。管子的击穿特性越陡,rZ越小,稳压管的稳 压性能越好。一般稳压管的rZ约为几欧姆至几十欧姆。
(4) 最大耗散功率PZM与最大工作电流IZmax
稳压管在稳压工作时,允许耗散功率的最大值称最大耗散功率PZM。若实际功耗超出PZM,稳压管会因温升过高而损坏。最大稳定电流IZmax是指稳压管长期工作时允许通过的最大反向电流。因为稳定电压值是一定的,所以稳压管工作时受到最大工作电流 IZmax的限制,其工作电流应小于IZmax 。PZM=UZIZmax。
(5) 温度系数α
温度系数是表征稳定电压UZ受温度影响的参数
,其定义为: 当稳压管电流为规定电流时,温度每升高1℃时稳定电压 UZ的相对变化量,即
α=ΔUZUZΔT×100%(℃)(15)
稳定电压UZ低于4V的稳压管具有负温度系数,而稳定电压
UZ大于6V的稳压管具有正温度系数,UZ在4~6V之间的稳压管的温度系数很小。
将两只稳压值为6V的稳压管反相串联并封装在一个管壳内,构成具有双向击穿功能的稳压管 ,其符号如图16(c)所示。这种稳压管工作时,一只工作于正向状态,另一只工作于反向 击穿状态,两只管子的温度系数一正一负
,具有补偿作用,这种稳压管的稳压值为6.3V左右,受温度影响最小。
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