整流二极管的计算与质量判断

在对整流二极管进行电路设计时，选择性能参数合适的整流二极管是非常重要的，以实际设计电路为例子。

由图可知，交流输入端为：220V/50HZ，要求整流输出的直流电压为UO=60V，负载电流为IO=500mA；下面是两种计算方式：

1.计算流过整流二极管的直流电流

由于采用的是二极管桥式整流电路，每对二极管通过的电流应为负载电流的二分之一，每对中的两只二极管是串联关系，每只二极管通过的电流也为负载电流的1/2，故所选用二极管的正向电流ID应为;

2.计算整流二极管的最大反向电压URM

首先应确定满足45V输出直流电压情况下的变压器次级交流电压的有效值E2，根据滤波电容对电压提升的经验公式，UO与E2的计算表达式如下：

整流二极管的最大相反电压URM计算为：

根据计算结果ID与URM的值，选用二极管手册中与计算值向上接近的管子即可。

整流二极管的质量判断：

结型二极管性能质量的判断主要可以分为下面几类：

1.器件测试方法

用万用表对结型二极管器件的测试如下图：

测试时采用如图所示的正向接法与对调红，黑表反向接法，测试结果如下图：

注：在反向接法进行“二极管”档测试时，虽然二极管反向漏电极小，但由于反向电阻很大，根据欧姆定律U=IR，使得二极管两端的反向电压仍比较大，一般为3V左右，但为什么“显示无反应”呢？这是因为子啊设计数字万用表的“二极管”档时，为了方便判断对二极管极性的测试，特意将此档采用2V量，使在反极性测试时因实测电压3＞2V而过载，所以这是显示无反应，显示屏仍显示过载。无疑这对准确判断二极管的极性，极间短路，开路提供了方便。

2.性能质量测试范例

测试的目的主要有三个：

-判断其是否因过电压而被击穿短路

-是否因过电流而致使内部PN结开路

-是否工作在临界使用功率下使其过热而性能变劣

以上三种情况都是可以使得二极管在电路中丧失正常功能而导致电路故障的。

以上电路在测试之前，首先应对二极管所在电路的工作原理有比较清楚的了解，比如：这个二极管在该电路中起整流作用，还是起钳位，限幅，偏置，保护或者是其他的作用，还应该对二极管的工作电压与电流性质，大小，方向做到心中有数。只有这样，检测工作才能胸有成竹。

在测试过程中要对周围相关元器件的位置和连接关系做一下分析，基本确定它们对二极管测量结果会产生什么影响。如上图,对于二极管VD1来说，电阻R1，R3串联后为23KΩ与VD1并联。而VD1的正向电阻为18KΩ，这时对其正向电阻的测量值RAB≈10KΩ正常（此时因静态下两三极管内阻很大，无需考虑）；而反向电阻的测量因VD1正常时使其反向电阻很大。应为R1，R3的串联值、即RBA≈23KΩ为正常。若测量结果;RAB≈RBA≈23KΩ。说明VD1开路；RAB=RBA=0，则说明VD1击穿，对于二极管VD2来说，情况稍有不同，由于一电容相隔，对VD2的静态测量就直观和简单多了。

对于桥式整流电路测试常会遇到，如果保险丝完好，一般可以为桥路四个二极管无一损坏，用数字万用表可单独对每个管子进行常规检测。如果熔断器已烧断，在已确认与负载无关的情况下基本可以断定某对整流二极管损坏，测量时会发现有一堆管子短路。

以上就是关于整流二极管计算和质量判断的说明，希望能够给您带来一些帮助。

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功率二极管的功耗计算过程分析

正向压降功耗：

算法 1：P.f=V.f*I.o V.f：正向导通电压 I.o：输出电流

方法 2：

Vf=Vo+If*Rs

Pf=Vo*If+Rs*If^2

反向电流功耗：

这个值不太好估计，因为 Vr 也在变化，因此我建议以实测为主：

实测：

然后可测得电压下降波形进行计算。

漏电流功耗：P.r=V.r*I.r V.r：反向电压 I.r：反向电流

这是最开始的博文，有些不清楚的地方。

一本 80 年代末翻译的书，里面很详细的阐述了功率晶体管和开关二极管设计的过程。很严谨也很详实，不是偶然间翻到，我们可能没有可能去搞清楚这个过程了。

这一段是我整理在我写的文章里面的，希望能把这个过程写清楚：

二极管在较高频率下应用的时候，需要注意二极管除了我们知道的正常的导通状态和正常的截至状态以外，在两种状态之间，转换过程中还存在着开启效应和关断效应。二极管在开关的过程中其电流和电压的变化过程如图所示：

① 开启效应:表征着二极管由截止过渡到导通的特性，从反向电压 VR 正向导通，跳变至最高电压 V?P，然后慢慢降低为二极管正向导通电压 VF，达到稳定状态的过程称为二极管的正向恢复过程。这一过程所需要的时间称为正向恢复时间。开启过程的过程是对对反偏二极管的结电容充电，使二极管的电压缓慢上升，因 PN 结合尽区的工作机理，使电压的上升比电流的上升要慢很多。

② 关断效应：表征着二极管由导通过渡到截止的特性，从二极管正向导通电压 VF，跳变至 负向最高电压 VFF，然后反向截止达到稳定状态 VR 的过程称为二极管的反向恢复过程。这一过程所需要的时间称为反向恢复时间。由于电荷存储效应，二极管正向导通时，会存在非平衡少数载流子积累的现象。在关断过程中存储电荷消失之前，二极管仍维持正偏的状态。为使其承受反向阻断的能力，必须将这些少子电荷抽掉。反向恢复时间分为存储时间 Ts 与下降时间 Tf，存储时间时二极管处在抽走反向电荷的阶段，在这段时间以后电压达到反向最大值，二极管可开始反向阻断，下降时间则是对二极管耗尽区结电容进行充电的过程，直到二极管完全承受外部所加的反向电压，进入稳定的反向截止状态。

二极管的暂态开关过程就是 PN 结电容的充、放电过程。二极管由截止过渡到导通时，相当于电容充电，二极管由导通过渡到截止时，相当于电容放电。二极管结电容越小，充、放电 时间越短，过渡过程越短，则二极管的暂态开关特性越好。

正向过程损耗：

这是一个估计的结果

反向过程损耗

计算方法也是估计的（这是续流电路的情况）

实际的功率二极管用在不同的地方，其结果也是并不相同的，按照书中整流和续流两块去分 析，我可能将之整理一下效果较好。感兴趣的同志们可以去看看，挺详细和详实的一本书。

整个开关过程，实质上，就是认为对接电容进行操作。如果没有电容，整个开关过程是非常理想的，也就等效成为一个理想的开关了。

补充（引用网上不明作者的图和过程分析）：

由于二极管外加正向电压时，载流子不断扩散而存储的结果。当外加正向电压时Ｐ区空穴向 Ｎ区扩散，Ｎ区电子向Ｐ区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流子， 如下图所示。

空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程 LP（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在 LP 范围内存储一 定数量的空穴，并建立起一定空穴浓度分布，靠近结边缘的浓度最大，离结越远，浓度越小。正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。我们把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。

当输入电压突然由+VF 变为-VR 时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少：

① 在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流 IR， 如下图所示；

② 与多数载流子复合。

在这些存储电荷消失之前，ＰＮ结仍处于正向偏置，即使垒区仍然很窄，ＰＮ结的电阻仍很 小，与 RL 相比可以忽略，所以此时反向电流 IR= （VR＋VD）/RL。VD 表示ＰＮ结两端的正向压降，一般 VR>>VD，即 IR＝VR／RL。在这段期间，IR 基本上保持不变，主要由VR 和 RL 所决定。经过时间 ts 后Ｐ区和Ｎ区所存储的电荷已显著减小，势垒区逐渐变宽，反向电流 IR 逐渐减小到正常反向饱和电流的数值，经过时间 tt，二极管转为截止。由上可 知，二极管在开关转换过程中出现的反向恢复过程，实质上由于电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间。

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