二極管鮮為人知的特性關係與選型
發布時間:2017-03-20 責任編輯:susan
【導讀】我們所熟知的二極管被廣泛應用於各種電路中,但我們真正了解二極管的某些特性關係嗎?如二極管導通電壓和反向漏電流與導通電流、環境溫度存在什麼樣的關係等,讓我們來扒扒很多數據手冊中很少提起的特性關係和正確合理的選型。
我們都知道在選擇二極管時,主要看它的正向導通壓降、反向耐壓、反向漏電流等。但我們卻很少知道其在不同電流、不同反向電壓、butonghuanjingwenduxiadeguanxishizenyangde,zaidianlushejizhongzhidaozhexieguanxiduixuanzeheshideerjiguanxiandejiweizhongyao,youqishizaigonglvdianluzhong。jiexialaiwojiangtongguoxinghaoweiSM360A(肖特基管)的實測數據來與大家分享二極管鮮為人知的特性關係。
1、正向導通壓降與導通電流的關係
在二極管兩端加正向偏置電壓時,其內部電場區域變窄,可以有較大的正向擴散電流通過PN結。隻有當正向電壓達到某一數值(這一數值稱為“門檻電壓”,鍺管約為0.2V,矽管約為0.6V)以後,二極管才能真正導通。但二極管的導通壓降是恒定不變的嗎?它與正向擴散電流又存在什麼樣的關係?通過下圖1的測試電路在常溫下對型號為SM360A的二極管進行導通電流與導通壓降的關係測試,可得到如圖2所示的曲線關係:正向導通壓降與導通電流成正比,其浮動壓差為0.2V。從輕載導通電流到額定導通電流的壓差雖僅為0.2V,但對於功率二極管來說它不僅影響效率也影響二極管的溫升,所以在價格條件允許下,盡量選擇導通壓降小、額定工作電流較實際電流高一倍的二極管。

2、正向導通壓降與環境的溫度的關係
在(zai)我(wo)們(men)開(kai)發(fa)產(chan)品(pin)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong),高(gao)低(di)溫(wen)環(huan)境(jing)對(dui)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)影(ying)響(xiang)才(cai)是(shi)產(chan)品(pin)穩(wen)定(ding)工(gong)作(zuo)的(de)最(zui)大(da)障(zhang)礙(ai)。環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)對(dui)絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)影(ying)響(xiang)無(wu)疑(yi)是(shi)巨(ju)大(da)的(de),二(er)極(ji)管(guan)當(dang)然(ran)也(ye)不(bu)例(li)外(wai),在(zai)高(gao)低(di)溫(wen)環(huan)境(jing)下(xia)通(tong)過(guo)對(dui)SM360A的實測數據表1與圖3的關係曲線可知道:二極管的導通壓降與環境溫度成反比。在環境溫度為-45℃時雖導通壓降最大,卻不影響二極管的穩定性,但在環境溫度為75℃時,外殼溫度卻已超過了數據手冊給出的125℃,則該二極管在75℃時就必須降額使用。這也是為什麼開關電源在某一個高溫點需要降額使用的因素之一。

3、二極管漏電流與反向電壓的關係
在二極管兩端加反向電壓時,其內部電場區域變寬,有較少的漂移電流通過PNjie,xingchengwomensuoshuodeloudianliu。loudianliuyeshipingguerjiguanxingnengdezhongyaocanshu,erjiguanloudianliuguodabujinshiqizishenwenshenggao,duiyugonglvdianlulaishuoyehuiyingxiangqixiaolv,butongfanxiangdianyaxiadeloudianliushibutongde,guanxirutu4所示:反向電壓愈大,漏電流越大,在常溫下肖特基管的漏電流可忽略。

4、二極管漏電流與環境溫度的關係
其實對二極管漏電流影響最大的還是環境溫度,下圖5是在額定反壓下測試的關係曲線,從中可以看出:溫度越高,漏電流越大。在75℃後成直線上升,該點的漏電流是導致二極管外殼在額定電流下達到125℃的兩大因素之一,隻有通過降額反向電壓和正向導通電流才能降低二極管的工作溫度。

5、二極管反向恢複時間
如圖6所(suo)示(shi),二(er)極(ji)管(guan)的(de)反(fan)向(xiang)恢(hui)複(fu)時(shi)間(jian)為(wei)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)零(ling)點(dian)由(you)正(zheng)向(xiang)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)反(fan)向(xiang),再(zai)由(you)反(fan)向(xiang)轉(zhuan)換(huan)到(dao)規(gui)定(ding)低(di)值(zhi)的(de)時(shi)間(jian)間(jian)隔(ge),實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)釋(shi)放(fang)二(er)極(ji)管(guan)在(zai)正(zheng)向(xiang)導(dao)通(tong)期(qi)間(jian)向(xiang)PN結(jie)的(de)擴(kuo)散(san)電(dian)容(rong)中(zhong)儲(chu)存(cun)的(de)電(dian)荷(he)。反(fan)向(xiang)恢(hui)複(fu)時(shi)間(jian)決(jue)定(ding)了(le)二(er)極(ji)管(guan)能(neng)在(zai)多(duo)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)連(lian)續(xu)脈(mai)衝(chong)下(xia)做(zuo)開(kai)關(guan)使(shi)用(yong),如(ru)果(guo)反(fan)向(xiang)脈(mai)衝(chong)的(de)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)比(bi)反(fan)向(xiang)恢(hui)複(fu)時(shi)間(jian)短(duan),則(ze)二(er)極(ji)管(guan)在(zai)正(zheng)向(xiang)、反向均可導通就起不到開關的作用。PNjiezhongchucundedianheliangyufanxiangdianyagongtongjuedinglefanxianghuifushijian,erzaigaopinmaichongxiabudanhuishiqisunhaojiazhong,yehuiyinqijiaodadedianciganrao。suoyizhidaoerjiguandefanxianghuifushijianzhengquexuanzeerjiguanhehelishejidianlushibiyaode,xuanzeerjiguanshiyingjinliangxuanzePN結電容小、反向恢複時間短的,但大多數廠家都不提供該參數數據。

6、二極管反向電壓裕量的意義
我wo們men都dou知zhi道dao二er極ji管guan有you個ge反fan向xiang擊ji穿chuan的de極ji限xian電dian壓ya,絕jue大da多duo數shu的de二er極ji管guan廠chang商shang都dou沒mei把ba它ta寫xie入ru數shu據ju手shou冊ce,但dan在zai大da多duo數shu情qing況kuang下xia為wei了le節jie省sheng成cheng本ben不bu可ke能neng將jiang二er極ji管guan反fan向xiang耐nai壓ya降jiang額e到dao50%左(zuo)右(you)使(shi)用(yong),那(na)麼(me)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)裕(yu)量(liang)是(shi)否(fou)足(zu)夠(gou),這(zhe)對(dui)評(ping)估(gu)該(gai)二(er)極(ji)管(guan)反(fan)向(xiang)耐(nai)壓(ya)應(ying)降(jiang)多(duo)少(shao)額(e)使(shi)用(yong)較(jiao)為(wei)安(an)全(quan)是(shi)有(you)一(yi)定(ding)意(yi)義(yi)的(de)。從(cong)下(xia)表(biao)中(zhong)可(ke)看(kan)出(chu),反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)的(de)裕(yu)量(liang)並(bing)不(bu)像(xiang)網(wang)上(shang)所(suo)說(shuo)的(de)那(na)樣(yang)是(shi)額(e)定(ding)反(fan)壓(ya)的(de)2~3倍。
膝點反向電壓為漏電流突變時的反向電壓點。(二極管在常溫某電壓點下,其漏電流突然一下增大了幾十上百倍,例如:SM360A二極管在78V時漏電流為20μA,但在79V時漏電流為2 mA,79V即為膝點反向電壓)xidianfanxiangdianyasuiranweishierjiguanwanquanjichuan,danqueyanzhongyingxiangleerjiguandezhengchangshiyong。erzaigaowenxialoudianliugengyitubian,cishidexidianfanxiangdianyajiugengdi。suoyiyigeerjiguandefanxiangdianyayingjiangezhiweiduoshaocaijiaoweizhengqueheli,gengyinggaicongwuliaodeshiyonghuanjingwenduheshijishiyongdedaotongdianliulaiceshixidianfanxiangdianyazhi,ranhouzailaiquedingyuliangjiangezhi。

好(hao)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)在(zai)對(dui)二(er)極(ji)管(guan)參(can)數(shu)的(de)選(xuan)擇(ze)時(shi),不(bu)僅(jin)要(yao)考(kao)慮(lv)常(chang)溫(wen)的(de)參(can)數(shu),也(ye)要(yao)考(kao)慮(lv)在(zai)高(gao)低(di)溫(wen)環(huan)境(jing)下(xia)的(de)一(yi)些(xie)突(tu)變(bian)參(can)數(shu)。知(zhi)道(dao)二(er)極(ji)管(guan)的(de)這(zhe)些(xie)特(te)性(xing)關(guan)係(xi)往(wang)往(wang)會(hui)給(gei)工(gong)程(cheng)師(shi)的(de)選(xuan)管(guan)以(yi)及(ji)電(dian)路(lu)故(gu)障(zhang)的(de)分(fen)析(xi)帶(dai)來(lai)事(shi)半(ban)功(gong)倍(bei)的(de)效(xiao)果(guo)。
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