关于1N4001-1N4007 整流二极管比较

工程师谭军 发表于 2018-10-07 15:35:00 收藏 已收藏
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关于1N4001-1N4007 整流二极管比较

工程师谭军 发表于 2018-10-07 15:35:00
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  整流二极管
 
  一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结,有正极和负极两个端子。二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。
 
  整流二极管(rectifier diode)一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件。二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。通常它包含一个PN结,有正极和负极两个端子。其结构如图所示。P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子,在P区和N区间形成一定的位垒。外加电压使P区相对N区为正的电压时,位垒降低,位垒两侧附近产生储存载流子,能通过大电流,具有低的电压降(典型值为0.7V),称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加,可承受高的反向电压,流过很小的反向电流(称反向漏电流),称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高,反向漏电流小,高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造(掺杂较多时容易反向击穿)。这种器件的结面积较大,能通过较大电流(可达上千安),但工作频率不高,一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路,如需达到全波整流需连成整流桥使用。
 
  (1)最大平均整流电流IF:指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。该电流由PN结的结面积和散热条件决定。使用时应注意通过二极管的平均电流不能大于此值,并要满足散热条件。例如1N4000系列二极管的IF为1A。
 
  (2)最高反向工作电压VR:指二极管两端允许施加的最大反向电压。若大于此值,则反向电流(IR)剧增,二极管的单向导电性被破坏,从而引起反向击穿。通常取反向击穿电压(VB)的一半作为(VR)。例如1N4001的VR为50V,1N4002-1n4006分别为100V、200V、400V、600V和800V,1N4007的VR为1000V
 
  (3)最大反向电流IR:它是二极管在最高反向工作电压下允许流过的反向电流,此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。因此这个电流值越小,表明二极管质量越好。
 
  (4)击穿电压VB:指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。反向为软特性时,则指给定反向漏电流条件下的电压值。
 
  (5)最高工作频率fm:它是二极管在正常情况下的最高工作频率。主要由PN结的结电容及扩散电容决定,若工作频率超过fm,则二极管的单向导电性能将不能很好地体现。例如1N4000系列二极管的fm为3kHz。另有快恢复二极管用于频率较高的交流电的整流,如开关电源中。
 
  (6)反向恢复时间trr:指在规定的负载、正向电流及最大反向瞬态电压下的反向恢复时间。
 
  (7)零偏压电容CO:指二极管两端电压为零时,扩散电容及结电容的容量之和。值得注意的是,由于制造工艺的限制,即使同一型号的二极管其参数的离散性也很大。手册中给出的参数往往是一个范围,若测试条件改变,则相应的参数也会发生变化,例如在25°C时测得1N5200系列硅塑封整流二极管的IR小于10uA,而在100°C时IR则变为小于500uA。
 
  损坏原因
 
  (1)防雷、过电压保护措施不力。整流装置未设置防雷、过电压保护装置,即使设置了防雷、过电压保护装置,但其工作不可靠,因雷击或过电压而损坏整流管。
 
  (2)运行条件恶劣。间接传动的发电机组,因转速之比的计算不正确或两皮带盘直径之比不符合转速之比的要求,使发电机长期处于高转速下运行,而整流管也就长期处于较高的电压下工作,促使整流管加速老化,并被过早地击穿损坏。
 
  (3)运行管理欠佳。值班运行人员工作不负责任,对外界负荷的变化(特别是在深夜零点至第二天上午6点之间)不了解,或是当外界发生了甩负荷故障,运行人员没有及时进行相应的操作处理,产生过电压而将整流管击穿损坏。
 
  (4)设备安装或制造质量不过关。由于发电机组长期处于较大的振动之中运行,使整流管也处于这一振动的外力干扰之下;同时由于发电机组转速时高时低,使整流管承受的工作电压也随之忽高忽低地变化,这样便大大地加速了整流管的老化、损坏。
 
  (5)整流管规格型号不符。更换新整流管时错将工作参数不符合要求的管子换上或者接线错误,造成整流管击穿损坏。
 
  (6)整流管安全裕量偏小。整流管的过电压、过电流安全裕量偏小,使整流管承受不起发电机励磁回路中发生的过电压或过电流暂态过程峰值的袭击而损坏。
关于1N4001-1N4007 整流二极管比较

  一)普通一)普通二极管的检测 (包括检波二极管、整流二极管、阻尼二极管、开关二极管、续流二极管)是由一个PN结构成的半导体器件,具有单向导电特性。通过用万用表检测其正、反向电阻值,可以判别出二极管的电极,还可估测出二极管是否损坏。

  1.极性的判别 将万用表置于R×100档或R×1k档,两表笔分别接二极管的两个电极,测出一个结果后,对调两表笔,再测出一个结果。两次测量的结果中,有一次测量出的阻值较大(为反向电阻),一次测量出的阻值较小(为正向电阻)。在阻值较小的一次测量中,黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极。

  2.单负导电性能的检测及好坏的判断 通常,锗材料二极管的正向电阻值为1kΩ左右,反向电阻值为300左右。硅材料二极管的电阻值为5 kΩ左右,反向电阻值为∞(无穷大)。正向电阻越小越好,反向电阻越大越好。正、反向电阻值相差越悬殊,说明二极管的单向导电特性越好。

  若测得二极管的正、反向电阻值均接近0或阻值较小,则说明该二极管内部已击穿短路或漏电损坏。若测得二极管的正、反向电阻值均为无穷大,则说明该二极管已开路损坏。

  3.反向击穿电压的检测 二极管反向击穿电压(耐压值)可以用晶体管直流参数测试表测量。其方法是:测量二极管时,应将测试表的“NPN/PNP”选择键设置为NPN状态,再将被测二极管的正极接测试表的“C”插孔内,负极插入测试表的“e”插孔,然后按下“V(BR)”键,测试表即可指示出二极管的反向击穿电压值。

  也可用兆欧表和万用表来测量二极管的反向击穿电压、测量时被测二极管的负极与兆欧表的正极相接,将二极管的正极与兆欧表的负极相连,同时用万用表(置于合适的直流电压档)监测二极管两端的电压。如图4-71所示,摇动兆欧表手柄(应由慢逐渐加快),待二极管两端电压稳定而不再上升时,此电压值即是二极管的反向击穿电压。

  (二)稳压二极管的检测

  1.正、负电极的判别 从外形上看,金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形,负极一端为半圆面形。塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极,另一端为正极。对标志不清楚的稳压二极管,也可以用万用表判别其极性,测量的方法与普通二极管相同,即用万用表R×1k档,将两表笔分别接稳压二极管的两个电极,测出一个结果后,再对调两表笔进行测量。在两次测量结果中,阻值较小那一次,黑表笔接的是稳压二极管的正极,红表笔接的是稳压二极管的负极。

  若测得稳压二极管的正、反向电阻均很小或均为无穷大,则说明该二极管已击穿或开路损坏。

  2.稳压值的测量 用0~30V连续可调直流电源,对于13V以下的稳压二极管,可将稳压电源的输出电压调至15V,将电源正极串接1只1.5kΩ限流电阻后与被测稳压二极管的负极相连接,电源负极与稳压二极管的正极相接,再用万用表测量稳压二极管两端的电压值,所测的读数即为稳压二极管的稳压值。若稳压二极管的稳压值高于15V,则应将稳压电源调至20V以上。

  也可用低于1000V的兆欧表为稳压二极管提供测试电源。其方法是:将兆欧表正端与稳压二极管的负极相接,兆欧表的负端与稳压二极管的正极相接后,按规定匀速摇动兆欧表手柄,同时用万用表监测稳压二极管两端电压值(万用表的电压档应视稳定电压值的大小而定),待万用表的指示电压指示稳定时,此电压值便是稳压二极管的稳定电压值。

  若测量稳压二极管的稳定电压值忽高忽低,则说明该二极管的性不稳定。

  图4-72是稳压二极管稳压值的测量方法。

  (三)双向触发二极管的检测

  1.正、反向电阻值的测量 用万用表R×1k或R×10k档,测量双向触发二极管正、反向电阻值。正常时其正、反向电阻值均应为无穷大。若测得正、反向电阻值均很小或为0,则说明该二极管已击穿损坏。

  2.测量转折电压 测量双向触发二极管的转折电压有三种方法。

  第一种方法是:将兆欧表的正极(E)和负极(L)分别接双向触发二极管的两端,用兆欧表提供击穿电压,同时用万用表的直流电压档测量出电压值,将双向触发二极管的两极对调后再测量一次。比较一下两次测量的电压值的偏差(一般为3~6V)。此偏差值越小,说明此二极管的性能越好。

  第二种方法是:先用万用表测出市电电压U,然后将被测双向触发二极管串入万用表的交流电压测量回路后,接入市电电压,读出电压值U1,再将双向触发二极管的两极对调连接后并读出电压值U2。

  若U1与U2的电压值相同,但与U的电压值不同,则说明该双向触发二极管的导通性能对称性良好。若U1与U2的电压值相差较大时,则说明该双向触发二极管的导通性不对称。若U1、U2电压值均与市电U相同时,则说明该双向触发二极管内部已短路损坏。若U1、U2的电压值均为0V,则说明该双向触发二极管内部已开路损坏。

  第三种方法是:用0~50V连续可调直流电源,将电源的正极串接1只20kΩ电阻器后与双向触发二极管的一端相接,将电源的负极串接万用表电流档(将其置于1mA档)后与双向触发二极管的另一端相接。逐渐增加电源电压,当电流表指针有较明显摆动时(几十微安以上),则说明此双向触发二极管已导通,此时电源的电压值即是双向触发二极管的转折电压。

  图4-73是双向触发二极管转折电压的检测方法。

  (四)发光二极管的检测

  1.正、负极的判别 将发光二极管放在一个光源下,观察两个金属片的大小,通常金属片大的一端为负极,金属片小的一端为正极。

  2.性能好坏的判断

  用万用表R×10k档,测量发光二极管的正、反向电阻值。正常时,正向电阻值(黑表笔接正极时)约为10~20kΩ,反向电阻值为250kΩ~∞(无穷大)。较高灵敏度的发光二极管,在测量正向电阻值时,管内会发微光。若用万用表R×1k档测量发光二极管的正、反向电阻值,则会发现其正、反向电阻值均接近∞(无穷大),这是因为发光二极管的正向压降大于1.6V(高于万用表R×1k档内电池的电压值1.5V)的缘故。

  用万用表的R×10k档对一只220μF/25V电解电容器充电(黑表笔接电容器正极,红表笔接电容器负极),再将充电后的电容器正极接发光二极管正极、电容器负极接发光二极管负极,若发光二极管有很亮的闪光,则说明该发光二极管完好。

  也可用3V直流电源,在电源的正极串接1只33Ω电阻后接发光二极管的正极,将电源的负极接发光二极管的负极(见图4-74),正常的发光二极管应发光。或将1节1.5V电池串接在万用表的黑表笔(将万用表置于R×10或R×100档,黑表笔接电池负极,等于与表内的1.5V电池串联),将电池的正极接发光二极管的正极,红表笔接发光二极管的负极,正常的发光二极管应发光。

  (五)红外发光二极管的检测

  1.正、负极性的判别 红外发光二极管多采用透明树脂封装,管心下部有一个浅盘,管内电极宽大的为负极,而电极窄小的为正极。也可从管身形状和引脚的长短来判断。通常,靠近管身侧向小平面的电极为负极,另一端引脚为正极。长引脚为正极,短引脚为负极。

  2.性能好坏的测量 用万用表R×10k档测量红外发光管有正、反向电阻。正常时,正向电阻值约为15~40kΩ(此值越小越好);反向电阻大于500kΩ(用R×10k档测量,反向电阻大于200 kΩ)。若测得正、反向电阻值均接近零,则说明该红外发光二极管内部已击穿损坏。若测得正、反向电阻值均为无穷大,则说明该二极管已开路损坏。若测得的反向电阻值远远小于500kΩ,则说明该二极管已漏电损坏。

  (六)红外光敏二极管的检测

  将万用表置于R×1k档,测量红外光敏二极管的正、反向电阻值。正常时,正向电阻值(黑表笔所接引脚为正极)为3~10 kΩ左右,反向电阻值为500 kΩ以上。若测得其正、反向电阻值均为0或均为无穷大,则说明该光敏二极管已击穿或开路损坏。

  在测量红外光敏二极管反向电阻值的同时,用电视机遥控器对着被测红外光敏二极管的接收窗口(见图4-75)。正常的红外光敏二极管,在按动遥控器上按键时,其反向电阻值会由500 kΩ以上减小至50~100 kΩ之间。阻值下降越多,说明红外光敏二极管的灵敏度越高。

  (七)其他光敏二极管的检测

  1.电阻测量法 用黑纸或黑布遮住光敏二极管的光信号接收窗口,然后用万用表R×1k档测量光敏二极管的正、反向电阻值。正常时,正向电阻值在10~20kΩ之间,反向电阻值为∞(无穷大)。若测得正、反向电阻值均很小或均为无穷大,则是该光敏二极管漏电或开路损坏。

  再去掉黑纸或黑布,使光敏二极管的光信号接收窗口对准光源,然后观察其正、反向电阻值的变化。正常时,正、反向电阻值均应变小,阻值变化越大,说明该光敏二极管的灵敏度越高。

  2.电压测量法 将万用表置于1V直流电压档,黑表笔接光敏二极管的负极,红表笔接光敏二极管的正极、将光敏二极管的光信号接收窗口对准光源。正常时应有0.2~0.4V电压(其电压与光照强度成正比)。

  3.电流测量法 将万用表置于50μA或500μA电流档,红表笔接正极,黑表笔接负极,正常的光敏二极管在白炽灯光下,随着光照强度的增加,其电流从几微安增大至几百微安。

  (八)激光二极管的检测

  1.阻值测量法 拆下激光二极管,用万用表R×1k或R×10k档测量其正、反向电阻值。正常时,正向电阻值为20~40kΩ之间,反向电阻值为∞(无穷大)。若测得正向电阻值已超过50kΩ,则说明激光二极管的性能已下降。若测得的正向电阻值大于90kΩ,则说明该二极管已严重老化,不能再使用了。

  2.电流测量法 用万用表测量激光二极管驱动电路中负载电阻两端的电压降,再根据欧姆定律估算出流过该管的电流值,当电流超过100mA时,若调节激光功率电位器(见图4-76),而电流无明显的变化,则可判断激光二极管严重老化。若电流剧增而失控,则说明激光二极管的光学谐振腔已损坏。

  (九)变容二极管的检测

  1.正、负极的判别 有的变容二极管的一端涂有黑色标记,这一端即是负极,而另一端为正极。还有的变容二极管的管壳两端分别涂有黄色环和红色环,红色环的一端为正极,黄色环的一端为负极。

  也可以用数字万用表的二极管档,通过测量变容二极管的正、反向电压降来判断出其正、负极性。正常的变容二极管,在测量其正向电压降时,表的读数为0.58~0.65V;测量其反向电压降时,表的读数显示为溢出符号“1”。在测量正向电压降时,红表笔接的是变容二极管的正极,黑表笔接的是变容二极管的负极。

  2.性能好坏的判断 用指针式万用表的R×10k档测量变容二极管的正、反向电阻值。正常的变容二极管,其正、反向电阻值均为∞(无穷大)。若被测变容二极管的正、反向电阻值均有一定阻值或均为0,则是该二极管漏电或击穿损坏。

  (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。

  # 肖特基二极管和快恢复二极管又什么区别

  快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下),工艺上多采用掺金措施,结构上有采用PN结型结构,有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V),反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者则在100纳秒以下。

  肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管,简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode),具有正向压降低(0.4--0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒),而且反向漏电流较大,耐压低,一般低于150V,多用于低电压场合。

  这两种管子通常用于开关电源。

  肖特基二极管和快恢复二极管区别:前者的恢复时间比后者小一百倍左右,前者的反向恢复时间大约为几纳秒~!

  前者的优点还有低功耗,大电流,超高速~!电气特性当然都是二极管阿~!

  快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,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。目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件。

  肖特基二极管:反向耐压值较低40V-50V,通态压降0.3-0.6V,小于10nS的反向恢复时间。它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

  快恢复二极管:有0.8-1.1V的正向导通压降,35-85nS的反向恢复时间,在导通和截止之间迅速转换,提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,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。目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件.


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