什么是整流二極管?
?整流二極管是在電源電路中對市電的交流電進行整流以獲得脈動電流的半導(dǎo)體元件。
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與一般的小信號二極管相比,二極管的特點是尺寸大、能夠流過大電流、耐壓高、結(jié)構(gòu)耐用。二極管,即真空管,也稱為二極管,曾經(jīng)被廣泛用作整流器,但由于現(xiàn)在僅限于特殊用途,因此本文將其限制為半導(dǎo)體器件。
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整流二極管的應(yīng)用
整流二極管常用于從商用電源產(chǎn)生直流電的電源的整流電路中。在開關(guān)穩(wěn)壓器等對高頻交流電進行整流的電路中,使用反向恢復(fù)時間短的快恢復(fù)二極管和低損耗的肖特基勢壘二極管,這些也被認為是整流二極管的類型。
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整流二極管原理
整流二極管的P型端子側(cè)稱為陽極,N型端子側(cè)稱為陰極。在 PN 結(jié)附近,N 型電子和 P 型空穴相互抵消,形成耗盡層。當(dāng)陽極和陰極之間施加正向電壓時,空穴注入P型部分,電子注入N型部分,從而使耗盡層變窄,使電流從P型流向N型。
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當(dāng)施加反向電壓時,電子被注入P型部分,空穴被注入N型部分,導(dǎo)致耗盡層擴大,沒有電流流過。這表明在二極管中,電流僅從P型流向N型方向。由上可知,當(dāng)從二極管的陽極向陰極施加交流電壓時,電流僅沿正向流動,而沒有電流沿反向流動。這就是整治的原則。
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請注意,單個整流二極管執(zhí)行半波整流,并且僅在交流電流周期的一半內(nèi)輸出電流。另一方面,使用四個二極管的橋接二極管提供全波整流,具有獲得大電流和減少紋波等優(yōu)點,因此橋接二極管很常見。
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整流二極管的類型
整流二極管主要分為三種類型。
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1.硅二極管
它是分布最廣泛的PN結(jié)二極管之一。當(dāng)我們談?wù)撜鞫O管時,我們通常指的是硅二極管。曾經(jīng)使用過鍺二極管,但由于耐熱性差且難以傳導(dǎo)大電流而不再使用。
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2.快恢復(fù)二極管
通過重金屬擴散或電子束照射,在PN結(jié)二極管的N型半導(dǎo)體區(qū)域中產(chǎn)生載流子陷阱,該結(jié)構(gòu)在開關(guān)過程中捕獲載流子。雖然與普通二極管相比,反向恢復(fù)時間可以從1/100提高到1/1,000,但缺點是正向電壓增加。
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在需要高速工作的開關(guān)電源中,采用快恢復(fù)二極管,因為反向恢復(fù)時間短的二極管具有優(yōu)勢。
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3.肖特基勢壘二極管
這利用了金屬和半導(dǎo)體粘合時發(fā)生的“肖特基效應(yīng)”。肖特基效應(yīng)會產(chǎn)生一個勢壘(肖特基勢壘),除非施加高于一定水平的電壓,否則該勢壘會阻止電流流動,這用于獲得整流效果。由于正向電壓較小,因此二極管的損耗減少,但缺點是耐壓較低。