整流二極管

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

概述

整流二極管（rectifier diode）一種用于將交流電轉變?yōu)橹绷麟姷陌雽�體器件。二極管重要的特性就是單方向導電性。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。通常它包含一個(gè)PN結，有正極和負極兩個(gè)端子。其結構如圖所示。P區的載流子是空穴，N區的載流子是電子，在P區和N區間形成一定的位壘。外加電壓使P區相對N區為正的電壓時(shí)，位壘降低，位壘兩側附近產(chǎn)生儲存載流子，能通過(guò)大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V），稱(chēng)為正向導通狀態(tài)。若加相反的電壓，使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過(guò)很小的反向電流（稱(chēng)反向漏電流），稱(chēng)為反向阻斷狀態(tài)。整流二極管具有明顯的單向導電性。整流二極管可用半導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）。這種器件的結面積較大，能通過(guò)較大電流（可達上千安），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，如需達到全波整流需連成整流橋使用。

交流電通過(guò)整流二極管的降壓?jiǎn)?wèn)題

常用參數

（1）平均整流電流IF：指二極管長(cháng)期工作時(shí)允許通過(guò)的正向平均電流。該電流由PN結的結面積和散熱條件決定。使用時(shí)應注意通過(guò)二極管的平均電流不能大于此值，并要滿(mǎn)足散熱條件。例如1N4000系列二極管的IF為1A。

（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，二極管的單向導電性被破壞，從而引起反向擊穿。通常取反向擊穿電壓（VB）的一半作為（VR）。例如1N4001的VR為50V，1N4002-1n4006分別為100V、200V、400V、600V和800V，1N4007的VR為1000V

（3）反向電流IR：它是二極管在反向工作電壓下允許流過(guò)的反向電流，此參數反映了二極管單向導電性能的好壞。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(xiàn)急劇彎曲點(diǎn)的電壓值。反向為軟特性時(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結的結電容及擴散電容決定，若工作頻率超過(guò)fm，則二極管的單向導電性能將不能很好地體現。例如1N4000系列二極管的fm為3kHz。另有快恢復二極管用于頻率較高的交流電的整流，如開(kāi)關(guān)電源中。

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

（7）零偏壓電容CO：指二極管兩端電壓為零時(shí)，擴散電容及結電容的容量之和。值得注意的是，由于制造工藝的限制，即使同一型號的二極管其參數的離散性也很大。手冊中給出的參數往往是一個(gè)范圍，若測試條件改變，則相應的參數也會(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(guò)整流二極管的降壓?jiǎn)?wèn)題

二極管型號不一樣的整流橋，其額定輸出電流也不一樣。

例如 KBPC1510 電壓1500V，電流10A

KBPC1015 電壓1000V，電流15A 。

12V交流電中要用整流二極管整流成12v直流電：整流二極管的參數： 耐壓50伏以上，電流大于負載電流，即可。

如 IN4001-----IN4007 ;電壓50-----700伏，電流 1安。

IN5401----IN5408： 電壓50-----800伏，電流 3 安

交流電如何轉換直流電

一、電路原理

電容降壓式簡(jiǎn)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在市電的負半周時(shí)給C1提供放電回路，VD3是穩壓二極管，R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。在實(shí)際應用時(shí)常常采用的是圖2的所示的電路。當需要向負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)穩壓的直流電壓一般會(huì )高于30伏，并且會(huì )隨負載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng)，這是因為此類(lèi)電源內阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應用場(chǎng)合。

二、器件選擇

1.電路設計時(shí)，應先測定負載電流的準確值，然后參考示例來(lái)選擇降壓電容器的容量。因為通過(guò)降壓電容C1向負載提供的電流Io，實(shí)際上是流過(guò)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。當負載電流Io小于C1的充放電電流時(shí)，多余的電流就會(huì )流過(guò)穩壓管，若穩壓管的允許電流Idmax小于Ic-Io時(shí)易造成穩壓管燒毀。

2.為保證C1可靠工作，其耐壓選擇應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)間內泄放掉C1上的電荷。

三、設計舉例

舉例一，計算負載電流

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(guò)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與負載電流Io的關(guān)系可近似認為：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)元件參數應如何選��？（電阻，電容，二極管多大）

C1根據所需電流大小選擇，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，因為這種電路不會(huì )有很大的電流

四、應用注意

采用電容降壓時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：

1 根據負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當的電容，而不是依據負載的電壓和功率。

2 限流電容必須采用無(wú)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，因為不安全。

4 電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負載條件。

5 同樣，電容降壓不適合容性和感性負載。

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

7 電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應用上要特別注意隔離，防止觸電。