一種將交流電能轉變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽w器件。通常它包含一個(gè)PN結，有正極和負極兩個(gè)端子。二極管最重要的特性就是單方向導電性。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。

 

整流二極管（rectifier diode）一種用于將交流電轉變?yōu)橹绷麟姷陌雽w器件。二極管最重要的特性就是單方向導電性。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。通常它包含一個(gè)PN結，有正極和負極兩個(gè)端子。其結構如圖所示。P區的載流子是空穴，N區的載流子是電子，在P區和N區間形成一定的位壘。外加電壓使P區相對N區為正的電壓時(shí)，位壘降低，位壘兩側附近產(chǎn)生儲存載流子，能通過(guò)大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V），稱(chēng)為正向導通狀態(tài)。若加相反的電壓，使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過(guò)很小的反向電流（稱(chēng)反向漏電流），稱(chēng)為反向阻斷狀態(tài)。整流二極管具有明顯的單向導電性。整流二極管可用半導體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造（摻雜較多時(shí)容易反向擊穿）。這種器件的結面積較大，能通過(guò)較大電流（可達上千安），但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用于各種低頻半波整流電路，如需達到全波整流需連成整流橋使用。

 

（1）最大平均整流電流IF：指二極管長(cháng)期工作時(shí)允許通過(guò)的最大正向平均電流。該電流由PN結的結面積和散熱條件決定。使用時(shí)應注意通過(guò)二極管的平均電流不能大于此值，并要滿(mǎn)足散熱條件。例如1N4000系列二極管的IF為1A。

 

（2）最高反向工作電壓VR：指二極管兩端允許施加的最大反向電壓。若大于此值，則反向電流（IR）劇增，二極管的單向導電性被破壞，從而引起反向擊穿。通常取反向擊穿電壓（VB）的一半作為（VR）。例如1N4001的VR為50V，1N4002-1n4006分別為100V、200V、400V、600V和800V，1N4007的VR為1000V

 

（3）最大反向電流IR：它是二極管在最高反向工作電壓下允許流過(guò)的反向電流，此參數反映了二極管單向導電性能的好壞。因此這個(gè)電流值越小，表明二極管質(zhì)量越好。

 

（4）擊穿電壓VB：指二極管反向伏安特性曲線(xiàn)急劇彎曲點(diǎn)的電壓值。反向為軟特性時(shí)，則指給定反向漏電流條件下的電壓值。

 

（5）最高工作頻率fm：它是二極管在正常情況下的最高工作頻率。主要由PN結的結電容及擴散電容決定，若工作頻率超過(guò)fm，則二極管的單向導電性能將不能很好地體現。例如1N4000系列二極管的fm為3kHz。另有快恢復二極管用于頻率較高的交流電的整流，如開(kāi)關(guān)電源中。

 

（6）反向恢復時(shí)間trr：指在規定的負載、正向電流及最大反向瞬態(tài)電壓下的反向恢復時(shí)間。

 

（7）零偏壓電容CO：指二極管兩端電壓為零時(shí)，擴散電容及結電容的容量之和。值得注意的是，由于制造工藝的限制，即使同一型號的二極管其參數的離散性也很大。手冊中給出的參數往往是一個(gè)范圍，若測試條件改變，則相應的參數也會(huì )發(fā)生變化，例如在25°C時(shí)測得1N5200系列硅塑封整流二極管的IR小于10uA，而在100°C時(shí)IR則變?yōu)樾∮?00uA。

 

 

（1）防雷、過(guò)電壓保護措施不力。整流裝置未設置防雷、過(guò)電壓保護裝置，即使設置了防雷、過(guò)電壓保護裝置，但其工作不可靠，因雷擊或過(guò)電壓而損壞整流管。

 

（2）運行條件惡劣。間接傳動(dòng)的發(fā)電機組，因轉速之比的計算不正確或兩皮帶盤(pán)直徑之比不符合轉速之比的要求，使發(fā)電機長(cháng)期處于高轉速下運行，而整流管也就長(cháng)期處于較高的電壓下工作，促使整流管加速老化，并被過(guò)早地擊穿損壞。

 

（3）運行管理欠佳。值班運行人員工作不負責任，對外界負荷的變化（特別是在深夜零點(diǎn)至第二天上午6點(diǎn)之間）不了解，或是當外界發(fā)生了甩負荷故障，運行人員沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行相應的操作處理，產(chǎn)生過(guò)電壓而將整流管擊穿損壞。

 

（4）設備安裝或制造質(zhì)量不過(guò)關(guān)。由于發(fā)電機組長(cháng)期處于較大的振動(dòng)之中運行，使整流管也處于這一振動(dòng)的外力干擾之下；同時(shí)由于發(fā)電機組轉速時(shí)高時(shí)低，使整流管承受的工作電壓也隨之忽高忽低地變化，這樣便大大地加速了整流管的老化、損壞。

 

（5）整流管規格型號不符。更換新整流管時(shí)錯將工作參數不符合要求的管子換上或者接線(xiàn)錯誤，造成整流管擊穿損壞。

 

（6）整流管安全裕量偏小。整流管的過(guò)電壓、過(guò)電流安全裕量偏小，使整流管承受不起發(fā)電機勵磁回路中發(fā)生的過(guò)電壓或過(guò)電流暫態(tài)過(guò)程峰值的襲擊而損壞。

 

整流堆還有一個(gè)名字叫做整流橋，它可以將交流電變成直流電。

 

交流電AC的波形是這樣的：

 

分析一：

 

但是由于整流橋是有四個(gè)二極管組成的，而二極管是有截止電壓（約0.7V）的，所以通過(guò)單獨的二極管出來(lái)的波形是：

 

二極管在［0，π］之間的導通角是t，小于π。

 

經(jīng)整流橋之后的電阻上的電壓波形為（輸出電壓明顯比交流電兩端電壓小，他們之間的關(guān)系（針對分析一圖來(lái)說(shuō)）是U1=0.9U2，其中U1是經(jīng)整流橋堆后的輸出電壓，U2是AC的輸入電壓）：

 

分析二：

 

如果在負載上并聯(lián)一個(gè)電容時(shí)，負載和電容上的電壓變化一致：

 

為什么是這樣的呢？

 

因為電容具有充放電的作用，可以為負載提供電壓。當整流堆中的二極管導通時(shí)電容開(kāi)始充電，等交流電壓過(guò)完峰值后低于0.7的截止電壓，電路就不通了，此時(shí)電容上的電壓達到峰值并停止充電，電容與負載形成閉合回路，電容開(kāi)始為負載提供電壓以維持負載正常工作。當在交流電的負半周期和正半周期工作是一樣的，故有上圖。

 

整流橋的二極管的反向耐壓應該至少是負載電壓的二倍，因為當在交流電的負半周期工作時(shí)，二極管反向壓差是2*sqrt（2）*Uac，如果反向電壓過(guò)大，二極管將會(huì )永久性損壞，不能正常呈現二極管的特性。二極管的電流是負載電流的一半，因為在一個(gè)工作周期中，每只二極管僅僅工作了半個(gè)周期，也就是前半周期的電流是流過(guò)其中兩個(gè)二極管中提供的，后半期的電流是流過(guò)另兩個(gè)二極管電流提供的。

 

這是整流堆的datasheet，其中40代表是4安培，05，1，2，。..。..是指反向耐壓值。

 

有效電壓：如果在兩個(gè)電阻上分別接入一個(gè)交流電壓和一個(gè)直流電壓，在相同時(shí)間發(fā)熱量相同，也就是功率相等，則就把這個(gè)直流電壓等效為這個(gè)交流電壓的有效值。

 

surge current是浪涌電流，如果半個(gè)周期內通過(guò)二極管的浪涌電流大于8.3ms，二極管將會(huì )被永久損壞。

 

二極管的伏安特性曲線(xiàn)，電阻是變化的。

 

在100°以下，二極管上的電流基本不變，當大于100°時(shí)，二極管承受的電流逐漸下降，故我們在設計二極管工作溫度時(shí)，盡可能在100°以下。