如果二极管反向耐压满足不了实际电路工作情况,可以通过串联两个二极管来提高二极管的反向耐压。
下面是将两个二极管串联,分别测量它们各自反向电压电流曲线以及串联后的电压电流曲线,可以看到反向击穿电压等于它们各自反向击穿电压之和。
二极管串联之后的反向电压电流曲线
有一种双向稳压二极管,通常用于电路的保护,逆变电路中反激电压的产生。它相当于将两个二极管反向串联在一起。从外表上来看它没有特别的极性标识,使用万用表的二极管档测量,它两个方向都呈现截止特性。
如果施加正向和反向电压,可以看到它的电压电流曲线在两个方面上基本一致。下图是对一种双向稳压二极管测量两个方向的击穿电压电流曲线。
双向稳压二极管的击穿电压电流曲线
包括各种半导体材料制成的二极管(二端子)、三极 管、场效应管、晶闸管(后三者均为三端子)等。整流二极管联系方式
3.反向击穿电压的检测 二极管反向击穿电压(耐压值)可以用晶体管直流参数测试表测量。其方法是:测量二极管时,应将测试表的“NPN/PNP”选择键设置为NPN状态,再将被测二极管的正极接测试表的“C”插孔内,负极插入测试表的“e”插孔,然后按下“V(BR)”键,测试表即可指示出二极管的反向击穿电压值。
也可用兆欧表和万用表来测量二极管的反向击穿电压、测量时被测二极管的负极与兆欧表的正极相接,将二极管的正极与兆欧表的负极相连,同时用万用表(置于合适的直流电压档)监测二极管两端的电压。如图4-71所示,摇动兆欧表手柄(应由慢逐渐加快),待二极管两端电压稳定而不再上升时,此电压值即是二极管的反向击穿电压。
MOS二极管厂家所测得阻值便是集电极的正向电阻值,正向电阻值愈小愈好.
当三极管满足必要的工作条件后,其工作原理如下:
(1) 基极有电流流动时。由于B极和E极之间有正向电压,所以电子从发射极向基极移动,又因为C极和E极间施加了反向电压,因此,从发射极向基极移动的电子,在高电压的作用下,通过基极进入集电极。于是,在基极所加的正电压的作用下,发射极的大量电子被输送到集电极,产生很大的集电极电流。
(2)基极无电流流动时。在B极和E极之间不能施加电压的状态时,由于C极和E极间施加了反向电压,所以集电极的电子受电源正电压吸引而在C极和E极之间产生空间电荷区,阻碍了从发射极向集电极的电子流动,因
而就没有集电极电流产生。
综上所述,在晶体三极管中很小的基极电流可以导致很大的集电极电流,这就是三极管的电流放大作用。此外,三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截止,这就是三极管的开关作用(开关特性)。
二极管的特性
通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
1. 正向特性。
在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通,这种连接方式,称为正向偏置。必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”,锗管约为,硅管约为)以后,二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为,硅管约为),称为二极管的“正向压降”。
2. 反向特性。
在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。
双极结型晶体管又称为半导体三极管,它是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件。
S8050是一款NPN小功率三极管,数据手册上给出的Vceo大约为25V,Vcbo为40V,而Vebo只有6V。下面是测量一个实际S8050三级的Vceo,V cbo的反向击穿电压电流曲线:
S8050 Vceo:大约45V
S8050 Vcbo:大约115V
可以看出Vcbo比Vceo大了将近三倍。如果**从三极管的符号上来看,这个结果的确非常令人难以理解。因为Vcbo是测量集电极到基极之间的PN节反向击穿电压;Vceo看似是在C、B之间增加了一个B、E的正向导通的PN节,为何Vceo反而比Vcbo小了那么多呢?
具体原因就不再这儿展开讨论了。如果你感兴趣可以参见相关资料来进行分析。
通常情况下,三极管都是工作了电路中,不会有任何一个电极是悬空的。此时,三极管的耐压就和手册给定的击穿电压不同。
下面是在B、E之间连接一个偏置电阻,重新测量C、E之间的击穿电压。
二极管的正.负二个端子,一端称为阳极,一端称为阴极。发光二极管制造商
现今比较普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。整流二极管联系方式
MOS管
现在用于高电压、大电流下基本上都使用MOS管。由于工艺和材料的差异,N沟道的MOS管可以做到耐压高、导通电流大。
IXFK38N80是一款大功率MOS管,称为HiPerFET Power MOSFETS。数据手册给定的参数为:击穿电压Vds = 800V,工作电流:38A。
下图是测量该MOS管击穿电压与电流曲线,它的击穿电压与手册规定的数值基本一致。
IXFK38N80击穿电压电流曲线
通常情况下,MOS管耐压越高,导通电阻就越大,使得MOS的功耗增加。将MOS管与双极性三极管符合,就形成IGBT功率管,它可以在高耐压和低导通电阻两方面做到兼容。
G40N60是手边的一款IGBT,手册给出的击穿电压为。600V 。下图给出的击穿电压电流曲线显示实际的击穿电压在750V左右。
G40N60击穿电压电流曲线
IGBT中由于存在双极性三极管,它是利用少数载流子完成电流导通,所以IGBT的截止时间较长,无法工作在高频电路中。
近年来逐步推广的碳化硅MOS管可以有效的克服IGBT的频率低的问题,在高电压、低电阻、高频率各方面都具有优势。
C2M008012是一款碳化硅MOS管,在《碳化硅MOS管》介绍过它的原理和特性。
C2M008012碳化硅MOS管
但是在前面推文中对它的击穿电压电流曲线测量存在问题,主要是当时所使用的高压电源功率太小造成的。
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