1.单向开关
本文引用地址:,连接AB两端的管子。像一个开关,闭合导通,断开分离。中的PN结充当开关的阀门。AB两端的压差超过0.7V时,开关打开,管子导通。
值得注意的是,
导通AB两端的控制条件藏在A中,而三极管却是藏在C中。
对器件烂熟于于心,最好的方式莫过于搞懂他的曲线,这,是他的一生!
下图清晰地呈现了二极管的闭合条件:超过阈值电压0.7V,两极的电流陡然增加,通了!同时,也呈现了损坏条件:给足反向电压,同样会使PN结导通(反向导通),对普通二极管而言,这是一种不可逆转的破坏。
正向导通,称为正偏,此时极小的电压增量都会带来电流的显著变化。
反向施压,称为反偏,一旦超过最大反向击穿电压,伴随的雪崩效应会产生很大的电流损坏二极管。
对理应该处于正偏状态的二极管进行故障诊断,如果测得的正向压降远大于0.7V,为开路损坏
2.二极管的WorstCase需要哪些参数?
WorstCase就是检验真理的最好手段。
为此,首先要搞明白二极管的基本参数有哪些?
其次要知道常见的二极管模型是什么样子的,最后才能合而为一,形成合力。
以杨杰电子M1型二极管为例(
https://item.szlcsc.com/212727.html)
参数1:最大反向击穿电压
外部施加的反向电压的极限,一旦击穿,具有破坏性。扬杰M1型二极管具有50V的反向击穿电压,在可靠性设计中,在安全系数为2的前提下,所设计的电路所施加的反向击穿电压将不得超过25V。
参数2:最大反向电流
在最大额定反向电压的条件下测得,包含器件的漏电流和热致饱和电流。
跟参数1是一对。
参数3:最大正向电流
保证二极管不会因为功率过大而烧毁的正向电流边界值。同样,需要考虑一定的安全系数。电流增大,功耗就会增大,温度就会上升,会影响器件的性能。
研究表明,实际参数越接近最大额定值,器件寿命越短
参数4:最大正向压降
在最大正向电流的条件下测得。扬杰M1型二极管的正向压降为1.1V,在正向电流1A条件下测得。
理想等效模型如下图所示。简单地将二极管看成一个纯理想开关,通了就通了,不带有一丝损耗。
二阶等效模型如下图所示,需要考虑二极管的0.7V导通压降,这也是最常用的等效。
三阶等效模型如下图所示,根据欧姆定律的推论:有电流的地方必有电阻。因此,三阶等效就引入了二极管的体电阻,这个参数在WorstCase计算中会被用到。
体电阻的计算利用的是两点法,如下所示
其中,I2和I1分别是阈值电压V2和正向导通电压V1所对应的电流值。
阈值电压为0.7V,对应的电流约0A。
结合下图电路,我们尝试进行一个简单的WorstCase计算
MIN值考虑二极管对100R的最大影响,就是越接近真实越好,因此需要考虑三阶近似,再加上电源、电阻本身的最小参数值。即在一个小圈里面,二极管占了半壁江山,所剩无几。
NOM值,考虑常识,用电源、电阻的常规值,直接减去一个0.7V
MAX值和MIN刚好对立,在一个大圈里,二极管的影响微乎其微。
3.故障诊断
完好的二极管,导通后具有小于1Ω的阻抗,实际上就是体电阻。
正常状态的二极管反向电阻很高,正向电阻很小,两者的比例大约在1000倍左右。用万用表测量,使得二极管正偏,得到0.5~0.7V左右的正向电压;令二极管反偏,则显示1(溢出)。
短路状态的二极管反向电阻和正向电阻一样小。用万用表测量,任何一个方向都有小于0.5V的电压。
开路状态的二极管正向电阻和反向电阻一样大。用万用表测量,任何一个方向都显示1(溢出)。
电压表的二极管档位,其本质是一个恒流源。接上任何器件,都能提供约1mA的电流
4.初探负载线
和伏安特性曲线不同,负载线方程是线性方程,得到的曲线是连接两个极端的线,如下所示。
所用电路,如上图所示。Vs为电源电压,R0为电路中除二极管以外的等效电阻,Vd为二极管两端的电压。
极端1:二极管短路,则Vd=0,得到一个点
极端2:二极管开路,则Vd=Vs,得到一个点
在伏安特性曲线中,连接该两点,便是二极管的负载线,如下图所示。
负载线跟伏安特性曲线的交点,称之为二极管的静态工作点,是指最适合二极管工作于该电路的参数值。
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