二极管电路中检测浪涌电流应用知识

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二极管电路中检测浪涌电流应用知识

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-03-28 浏览:-

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二极管在电子元件中,具有两个电极的装置仅允许电流在单一方向上流动,并且许多使用整流功能。变容二极管(Varicap二极管)用作电子可调谐电容器。大多数二极管的当前方向性通常被称为“整流”功能。二极管最常见的功能是只允许电流在单向(称为正向偏置)和反向反向(称为反向偏置)。因此,二极管可以被认为是止回阀的电子版本。

早期真空电子二极管;它是一种在一个方向上传导电流的电子设备。在半导体二极管内部,有一个PN结和两个引线端子。电子器件根据施加电压的方向具有单向电流导电性。通常,晶体二极管是通过烧结p型半导体和n型半导体形成的p-n结界面。在界面的两侧形成空间电荷层以形成自建电场。当施加的电压等于零时,扩散电流等于由自建电场引起的漂移电流,这是由于pn结两侧载流子浓度的差异,并且处于电平衡状态。状态,也是正常状态下的二极管特性。
早期的二极管包括“Cat's Whisker Crystals”和真空管(在英国称为“Thermionic Valves”)。目前大多数最常见的二极管使用半导体材料,例如硅或锗。
特征
正向性
当施加正向电压时,在正向特性开始时正向电压很小,这不足以克服PN结中电场的阻塞效应。正向电流几乎为零。该段称为死区。不打开二极管的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压时,PN结中的电场被克服,二极管正向导通,并且电流随着电压的增加而迅速上升。在正常使用的电流范围内,二极管的端电压在导通期间几乎保持恒定。该电压称为二极管的正向电压。当二极管两端的正向电压超过一定值时,内部电场迅速减弱,特征电流迅速增加,二极管导通。它被称为阈值电压或阈值电压,硅管约为0.5V,瘘管约为0.1V。硅二极管的正向压降约为0.6~0.8V,锗二极管的正向压降约为0.2~0.3V。
Inverseness
当施加的反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是由少数载流子漂移运动形成的反向电流。由于反向电流很小,二极管处于关断状态。该反向电流也称为反向饱和电流或漏电流,二极管的反向饱和电流受温度的影响很大。通常,硅管的反向电流远小于钽管的反向电流。小功率硅管的反向饱和电流大约为nA,低功率管大约为μA。当温度升高时,半导体被热激发,少数载流子的数量增加,反向饱和电流也增加。
击穿
当施加的反向电压超过某个值时,反向电流突然增加。这种现象称为电击穿。引起电击穿的阈值电压称为二极管反向击穿电压。二极管在电击穿期间失去单向导电性。如果二极管不会因电击穿而导致过热,则单向导电性可能不会永久损坏。电压消除后,性能仍然恢复,否则二极管损坏。因此,应该防止施加到二极管的反向电压太高。
二极管是具有单向传导的双端器件。它有一个电子二极管和一个晶体二极管。由于灯丝的热损失低于晶体二极管的热损耗,因此很少看到二极管。它更常见且常用。它是一个晶体二极管。二极管,半导体二极管的单向导通特性几乎用于所有电子电路中,并且在许多电路中起着重要作用。它是最早诞生的半导体器件之一,其应用也非常广泛。
二极管的管压降:硅二极管(非发光型)的正向压降为0.7V,氙管的正向管压降为0.3V。 LED的正向电压降将随着不同的照明颜色而变化。主要有三种颜色。具体电压降参考值如下:红色LED的电压降为2.0-2.2V,黄色LED的电压降为1.8-2.0V,绿色LED的电压降为3.0- 3.2V。发光时的额定电流约为20 mA。
二极管的电压和电流不是线性的,因此当不同的二极管并联时,应连接电阻。

特征曲线

SR360.jpg

与PN结一样,二极管具有单向导电性。硅二极管的典型伏安
特征曲线(图)。当二极管施加正向电压时,当电压值小时,电流极小;当电压超过0.6V时,电流开始呈指数增加,这通常被称为二极管的导通电压;当电压达到约0.7V时,二极管处于完全导通状态,这通常被称为二极管的导通电压,如符号UD所示。
对于锗二极管,导通电压为0.2V,导通电压UD约为0.3V。反向电压施加到二极管,并且当电压值小时,电流非常小,并且电流值是反向饱和电流IS。当反向电压超过某个值时,电流开始急剧增加,这称为反向击穿。该电压称为二极管的反向击穿电压,用符号UBR表示。不同类型二极管的击穿电压UBR值变化很大,从几十伏到几千伏。
反向分解
齐纳击穿
反向击穿分为两种情况:齐纳击穿和雪崩击穿。在高掺杂浓度的情况下,因为势垒区宽度小且反向电压大,所以势垒区中的共价键结构被破坏,并且价电子与共价键解耦以产生电子 - 空穴对。 ,导致电流急剧增加,这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度低,则阻挡区域宽,并且不容易引起齐纳击穿。
雪崩故障
另一种类型的故障是雪崩击穿。当反向电压增加到更大值时,施加的电场加速电子漂移速度,与共价键中的价电子碰撞,并且将价电子从共价键中敲出以产生新的电子 - 空穴对。新产生的电子空穴被电场加速,然后剔除其他价电子。载流子雪崩增加,导致电流急剧增加。这种故障称为雪崩击穿。无论击穿情况如何,如果电流不受限制,可能会对PN结造成永久性损坏。
对于电路,浪涌电流是一个严重影响整体运行效率的问题。设计人员正试图规避浪涌电流,因此出现了各种测试方法。在本文中,小编将介绍一种测试二极管正向浪涌电流的基本电路。
产生正弦半波脉冲电流
二极管具有多种规格,常见的通态电流范围从数百mA到数百安培或更高。 IFSM测试所需的峰值脉冲电流需要达到额定导通电流的数十倍。标准测试方法是使用大容量工频变压器截取电源AC波形,产生正弦半波脉冲,时间常数为10ms,导通角为0°~180°。
以这种方式,产生数十万安培的正弦脉冲电流,并且所使用的变压器的重量非常大,这不便于安装和使用。一些外国公司对浪涌电流波形有特殊要求。例如,需要根据正向整流电流添加时间常数为10ms或8.3ms且导通角为0°至180°的正弦半波脉冲。电流或应用两个连续的正弦半波脉冲电流,时间常数为10ms或8.3ms,导通角为0°至180°。显然,采用商用电源拦截方法,很难满足不同设备的测试要求。
设计理念
大功率FET晶体管是一类标准的电压控制电流器件。在VDMOS晶体管的线性工作区中,漏极电流由栅极电压控制:IDS=GFS * VGS。将所需的电压波形施加到栅极,在漏极输出相应的电流波形。因此,使用高功率VDMOS管适合于实现所需的浪涌电流波形,
运算放大器构成一个基本的反向运算电路,驱动VDMOS管的栅极,漏源电流通过VDMOS管源采样电阻,加到运算放大器反向输入端,并加到输入波形形成反馈,并控制运算放大器的输出电压。 VDMOS晶体管的栅极电压VGS又控制漏极输出电流IDS。该IDS是施加于被测二极管(DUT)的正向浪涌电流。
单个VDMOS管的功率和电流放大能力是有限的,并且不能实现数千安培的输出电流能力。多个并行方法可以解决此问题,以实现所需的峰值电流。常用的连接方法如图3所示。
在上述内容中,本文介绍了各种浪涌电流冲击试验的要求,试验中使用的元件是通用元件。该测试电路具有体积小,重量轻的特点,便于快速组合成测试仪器。在较不稳定的环境中测量时的优势更加明显。 

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