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、不(bu)同(tong)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)下(xia)的(de)關(guan)係(xi)是(shi)怎(zen)樣(yang)的(de),在(zai)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)中(zhong)知(zhi)道(dao)這(zhe)些(xie)關(guan)係(xi)對(dui)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)二(er)極(ji)管(guan)顯(xian)得(de)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)功(gong)率(lv)電(dian)路(lu)中(zhong)。接(jie)下(xia)來(lai)我(wo)將(jiang)通(tong)過(guo)型(xing)號(hao)為(wei)SM360A(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PN結(jie),形(xing)成(cheng)我(wo)們(men)所(suo)說(shuo)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)。漏(lou)電(dian)流(liu)也(ye)是(shi)評(ping)估(gu)二(er)極(ji)管(guan)性(xing)能(neng)的(de)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu),二(er)極(ji)管(guan)漏(lou)電(dian)流(liu)過(guo)大(da)不(bu)僅(jin)使(shi)其(qi)自(zi)身(shen)溫(wen)升(sheng)高(gao),對(dui)於(yu)功(gong)率(lv)電(dian)路(lu)來(lai)說(shuo)也(ye)會(hui)影(ying)響(xiang)其(qi)效(xiao)率(lv),不(bu)同(tong)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)下(xia)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)是(shi)不(bu)同(tong)的(de),關(guan)係(xi)如(ru)圖(tu)4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(dao)50%zuoyoushiyong,namefanxiangdianyayuliangshifouzugou,zheduipinggugaierjiguanfanxiangnaiyayingjiangduoshaoeshiyongjiaoweianquanshiyouyidingyiyide。congxiabiaozhongkekanchu,fanxiangdianyadeyuliangbingbuxiangwangshangsuoshuodenayangshiedingfanyade2~3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)膝xi點dian反fan向xiang電dian壓ya雖sui然ran未wei使shi二er極ji管guan完wan全quan擊ji穿chuan,但dan卻que嚴yan重zhong影ying響xiang了le二er極ji管guan的de正zheng常chang使shi用yong。而er在zai高gao溫wen下xia漏lou電dian流liu更geng易yi突tu變bian,此ci時shi的de膝xi點dian反fan向xiang電dian壓ya就jiu更geng低di。所suo以yi一yi個ge二er極ji管guan的de反fan向xiang電dian壓ya應ying降jiang額e值zhi為wei多duo少shao才cai較jiao為wei正zheng確que合he理li,更geng應ying該gai從cong物wu料liao的de使shi用yong環huan境jing溫wen度du和he實shi際ji使shi用yong的de導dao通tong電dian流liu來lai測ce試shi膝xi點dian反fan向xiang電dian壓ya值zhi,然ran後hou再zai來lai確que定ding裕yu量liang降jiang額e值zhi。

haodedianlushejizaiduierjiguancanshudexuanzeshi,bujinyaokaolvchangwendecanshu,yeyaokaolvzaigaodiwenhuanjingxiadeyixietubiancanshu。zhidaoerjiguandezhexietexingguanxiwangwanghuigeigongchengshidexuanguanyijidianluguzhangdefenxidailaishibangongbeidexiaoguo。
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