峰值反向电压(PIV)定义_计算公式_注意事项

目前有不同类型的带电材料，例如Cu、Al、Ge、Si等，这些材料被称为半导体，用于多种电子设备。这些半导体材料是良好的电导体，并且具有良好的导电性。

此外，这些材料还具有1eV的轻微禁带，电子从一个带转移到另一个带。PN结二极管的形成可以使用两种材料如P型和N型的制造方法来完成，该二极管可以用硅材料制成，因此称为硅二极管。在本文中，小编简单介绍关于PN结二极管峰值反向电压的相关内容。

基本概念

当PN结二极管在不损害自身的情况下抵抗反向电压的最大值时称为峰值反向电压，简称PIV（Peak Inverse Voltage）。PIV的评级可能因制造商而异。但是，如果在反向偏置条件下PN结两端的电压超过这个特定值，那么结就会损坏。

另外，峰值反向电压也可以定义为二极管损坏前在反向偏压条件下所能承受的最高电压。在上图中，一个PN结被用作整流器，它的主要作用是将交流电转换为直流电。因此，在负半周期间，必须注意交流电压的最高值必须低于二极管PIV的额定值。

注意事项

术语PIV代表“峰值反向电压”，它是PN结二极管不导通时出现的最大电压。当二极管以反向偏置连接时，它不会导通，这意味着一旦二极管以反向偏置连接到电路中，PIV就是二极管端子上的最大电压。

每个二极管都有基于制造商的特定PIV值。反向偏置电压必须超过这个PIV，否则二极管会损坏。通常情况下，与Ge（锗）二极管相比，Si（硅）二极管的最高额定PIV更高。二极管在反向不导通区域内可以承受的最大峰值电压称为PIV。因此，在达到此最大电压之前，二极管可以阻止相反方向的电流传导，因为二极管是单向器件。

如果二极管的电压高于施加在PN结二极管上的PIV，则它会经历雪崩击穿。因此，势垒会损坏并且高脉冲电流会在整个相反方向提供，这种高电流会损坏二极管和设备。因此，电压应高于PIV，以便保护器件。

计算公式

对于峰值反向电压的计算，可以考虑以下电路。硅二极管的PIV计算可以在二极管的反向偏压下完成。在下面的电路中，有两个二极管，即D1和D2。此处二极管“D2”以反向偏置连接，因此变压器次级绕组的完整电压将在其上下降。

这里，假定D1二极管两端的压降为零。D1二极管连接正向偏置，而D2连接反向偏置。因此，PIV是二极管连接到变压器次级绕组时的反向电压的峰值。在电路中，让A点和B点为GND端子的-Esm和+Esm。D1两端的压降可以忽略不计。

因此，D2二极管反向电压的峰值为“2Esm”，二极管的PIV为：2Esm = π E at DC | IDC = 0。

这里，Esm是变压器次级绕组的一半上的交流电压的最大值。

如果假定二极管两端的电压降为0.7V，则反向偏置二极管的反向峰值电压可表示为：PIV = 2Esm – 0.7

使用上面提到的二极管公式的峰值反向电压，因为一次仅一个二极管可以导通。

半波整流器中的PIV

要知道半波整流器的峰值反向电压，必须注意半导体二极管反向偏置后出现在其端子上的电压。在这里，二极管被一个打开的开关代替，如下图所示：

在上面的电路中，可以观察到二极管反向偏置时出现在二极管端子上的电压，相当于“VmSinωt”，即交流电源电压的-Ve半周期。在这里，它是正弦形式。

当正弦交流电源的峰值为'Vm'时，二极管反向偏置的最高电压也可以等于'Vm'。因此，HWR（半波整流器）中半导体二极管的PIV等于电源电压的峰值。

桥式整流器中的 PIV

全波桥式整流器的电路图如下所示。在这个电路中，两个二极管被短路。由于在电源电压的+ve半周期内，对角线相对的两个二极管都可以导通，因此它们被短路了。在这里，可以观察到两个铰接二极管的电压可以等效于电源电压并且它们是反向偏置的。

这样，各不导通二极管两端的最大反偏电压就可以等于电源电压的峰值。因此，桥式整流器内二极管的PIV可以等效于电源电压的峰值。

因此，半波、桥式和中心抽头等整流器中二极管的PIV为Vm，其中“Vm”是电源电压的峰值。

总结