整流二极管（PN结二极管）主要参数及工作原理介绍

整流二极管是一种用于将交流电转换为直流电的半导体器件，具有明显的单向导电性，可由半导体锗或硅等材料制成。

整流二极管一般为平面硅二极管，用于各种功率整流电路。整流二极管一层半导体材料掺杂有P型材料，另一层掺杂有N型材料，这些P型和N型层的组合形成称为PN结，因此也被叫做PN结二极管。

整流二极管的选用原则

选择整流二极管时，要考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率和反向恢复时间等参数。

串联稳压电源电路中使用的整流二极管对截止频率的反向恢复时间要求不高。只要最大整流电流和最大反向工作电流满足电路的要求，就选用整流二极管。例如1N系列、2CZ系列、RLR系列等。

在开关稳压电源的整流电路和脉冲整流电路中，整流二极管应具有较高的工作频率和较短的反向恢复时间（如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等）。或者也可以选择快速恢复二极管或肖特基整流二极管。 

整流二极管主要参数

1、最大平均整流电流IF ：长期工作允许通过的最大正向平均电流。

电流由PN结的结面积和散热条件决定。通过二极管的平均电流不能大于此值，应满足散热条件。例如1N4000整流串联二极管的IF为1A。

2、最大工作反向电压VR ：施加在二极管上的最大允许反向电压。如果超过这个值，反向电流（IR）会急剧增加，破坏二极管的单向导电性，造成反向击穿。

通常取反向击穿电压（VB）的一半作为（VR），例如下表格所示： 

范围	1N4001	1N4002	1N4003	1N4004	1N4005	1N4006
VR	50V	100V	200V	400V	600V	800V

3 、最大反向电流IR：在最高反向工作电压下允许流过二极管的反向电流。该参数反映了二极管的单向导电性。因此，电流值越小，二极管质量越好。 

4、击穿电压VB：二极管反向伏安特性曲线锐弯点处的电压整流值。当反向为软特性时，是指在给定反向漏电流下的电压值。

5 、最高工作频率fm：二极管在正常情况下的最高工作频率。主要由PN结的结电容和扩散电容决定。如果工作频率超过fm，二极管的单向导电性就不能很好的体现出来。 

例如，1N4000系列二极管的fm为3kHz。此外，快速恢复二极管用于高频交流电的整流，例如开关电源。

6、反向恢复时间trr：指在规定负载、正向电流和最大反向瞬态电压下的反向恢复时间。

7、零偏电容CO ：二极管电压为零时的扩散电容与结电容之和。

由于制造工艺的限制，即使是同类型的二极管，其参数也存在较大的偏差。手册中给出的参数通常在一个范围内。如果测试条件发生变化，相应的参数也会发生变化。

整流二极管损坏原因分析

1、防雷和过压保护不足；即使有防雷和过压保护装置，如果工作不可靠，整流二极管会因雷击或过压而损坏。

2、恶劣的操作条件；在间接运转发电机组中，由于速比计算不正确，或两个皮带轮的直径比不符合速比要求，发电机长时间高速运转。另外，整流器长时间工作在较高的电压下，加速老化，造成击穿。

3、经营管理不善；操作人员不负责任，不了解外部负载的变化（尤其是午夜到第二天早上6点之间）。或外部负载故障，操作人员或未及时采取措施 。这些都会导致过压，整流二极管会被击穿和损坏。 

4、安装或制造不良。由于发电机组长期在大振动下运行，整流二极管也在这种干扰下。此外，发电机组的运行速度也不均匀，因此整流二极管的工作电压也会波动。这大大加速了整流二极管的老化和损坏。 

5 、二极管规格型号不当。如果更换的整流二极管参数不符合要求，或接线错误，整流二极管会击穿损坏。 

6、整流二极管的安全裕度太小。整流二极管的过压过流安全裕度太小，无法承受励磁电路中的尖峰冲击。

整流二极管的主要工作原理

整流二极管具有明显的单向导电性，它可以由半导体锗或硅等材料制成。整流二极管的作用是利用PN结的单向导电性将交流电转换成脉动直流电，整流二极管的主要作用包括以下几点内容。

1、正向特性

整流二极管最突出的特点是它的正向特性。当对整流二极管施加正向电压时，正向电压的初始部分很小，不能有效克服PN结电场的阻断作用。

当正向电流几乎为零时，正向电压不能导通二极管，称为死区电压。

当正向电压大于死区电压时，有效克服电场，整流二极管导通，电流随电压升高迅速上升。在正常电流范围内，整流二极管的端电压在导通时几乎保持不变。

2、反向特性

当加在整流二极管上的反向电压不超过一定范围时，由少数载流子漂移形成反向电流。由于反向电流很小，整流二极管处于截止状态。

整流二极管的反向饱和电流受温度影响。一般来说，硅整流二极管的反向电流远小于锗整流二极管。小功率硅整流二极管的反向饱和电流在nA量级，小功率锗整流二极管的反向饱和电流在μA量级。

当整流二极管的温度升高时，半导体被激发，少数载流子的数量增加。

3、反向击穿

整流二极管的反向击穿分为齐纳击穿和雪崩击穿两种。

在高掺杂浓度下，由于势垒区宽度小，反向电压会破坏共价键结构，使电子脱离共价键，产生电子空穴。这称为齐纳击穿。

另一种击穿类型是雪崩击穿。随着整流二极管反向电压的增加，外加电场会加速电子漂移速度，因此价电子会相互碰撞出共价键，产生新的电子—空穴对。

整流二极管更换与检查

1、更换

整流二极管损坏后，可以更换同型号的整流二极管或相同参数的其它型号的整流二极管。

一般高耐压（反向电压）的整流二极管可以代替耐压低的整流二极管，而耐压低的整流二极管不能替代耐压高的整流二极管。

整流电流大的二极管可以代替整流电流小的二极管，而整流电流值小的二极管不能代替整流电流大的二极管。

2、如何测试桥式整流器

1、拆下整流器中的所有整流二极管。

2、用万用表的100 × R或1000 × R欧姆档测量整流二极管的两根引线。然后交换头部和尾部，再次测试。

3、如果两次测得的电阻值相差很大，说明二极管是好的（有软击穿的二极管除外）。如果两次测得的电阻值很小且几乎相同，说明二极管已经击穿，不能使用。如果两次测得的电阻值是无穷大，说明二极管内部已经断开，不能使用。

整流二极管的主要应用

整流二极管有很多应用，以下是整流二极管的一些典型应用，包括：

• 对电压进行整流，例如将交流电转换为直流电压
• 从电源隔离信号
• 参考电压
• 控制信号的大小
• 混合信号
• 检测信号
• 照明系统
• 激光二极管

总结

不难发现，整流二极管仅允许电流沿一个方向流动，用于电源的操作。与普通二极管相比，这些二极管可以处理最大的电流。这些二极管通常用于将交流电 (AC) 转换为直流电 (DC)。这些的设计可以像分立元件或集成电路一样完成。

另外，整流二极管是一种双引线半导体，仅允许电流沿一个方向通过。通常，PN结二极管是通过将n型和p型半导体材料接合在一起形成的。P型侧称为阳极，n型侧称为阴极。