二极管选型的多个关键要素
关注+星标公众号,不错过精彩内容
直接来源 | 电子电路
二极管在我们电路板中是最常见的元器件之一,那么,在选型的时候,有考虑因素呢?
1
正向导通压降
压降:二极管的电流流过负载以后相对于同一参考点的电势(电位)变化称为电压降,简称压降。
导通压降:二极管开始导通时对应的电压。
正向特性:在二极管外加正向电压时,在正向特性的起始部分,正向电压很小,不足以克服PN结内电场的阻挡作用,正向电流几乎为零。当正向电压大到足以克服PN结电场时,二极管正向导通,电流随电压增大而迅速上升。
反向特性:外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态。反向电压增大到一定程度后,二极管反向击穿。
正向导通压降与导通电流的关系
在二极管两端加正向偏置电压时,其内部电场区域变窄,可以有较大的正向扩散电流通过PN结。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0.2V,硅管约为0.6V)以后,二极管才能真正导通。但二极管的导通压降是恒定不变的吗?它与正向扩散电流又存在什么样的关系?通过下图1的测试电路在常温下对型号为SM360A的二极管进行导通电流与导通压降的关系测试,可得到如图2所示的曲线关系:正向导通压降与导通电流成正比,其浮动压差为0.2V。从轻载导通电流到额定导通电流的压差虽仅为0.2V,但对于功率二极管来说它不仅影响效率也影响二极管的温升,所以在价格条件允许下,尽量选择导通压降小、额定工作电流较实际电流高一倍的二极管。
图1 二极管导通压降测试电路
图2 导通压降与导通电流关系
在我们开发产品的过程中,高低温环境对电子元器件的影响才是产品稳定工作的最大障碍。环境温度对绝大部分电子元器件的影响无疑是巨大的,二极管当然也不例外,在高低温环境下通过对SM360A的实测数据表1与图3的关系曲线可知道:二极管的导通压降与环境温度成反比。在环境温度为-45℃时虽导通压降最大,却不影响二极管的稳定性,但在环境温度为75℃时,外壳温度却已超过了数据手册给出的125℃,则该二极管在75℃时就必须降额使用。这也是为什么开关电源在某一个高温点需要降额使用的因素之一。
表 1 导通压降与导通电流测试数据
图3 导通压降与环境温度关系曲线
2
额定电流、最大正向电流IF
额定电流IF指二极管长期运行时,根据运行温升折算出来的平均电流值。目前最大功率整流二极管的IF值可达1000A。
是指二极管长期连续工作时,允许通过的最大正向平均电流值,其值与PN结面积及外部散热条件等有关。因为电流通过管子时会使管芯发热,温度上升,温度超过容许限度(硅管为141左右,锗管为90左右)时,就会使管芯过热而损坏。所以在规定散热条件下,二极管使用中不要超过二极管最大整流电流值。例如,常用的IN4001-4007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。
3
最大平均整流电流Io
最大平均整流电流IO:在半波整流电路中,流过负载电阻的平均整流电流的最大值。折算设计时非常重要的值。
4
最大浪涌电流IFSM
运行流过的过量的正向电流。不是正常的电流,而是瞬间电流,这个值相当大。
5
最大反向峰值电压VRM
即使没有反向电流,只要不断地提高反向电压,迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压,不是瞬时电压,而是反复加上的正反向电压。因给整流器加的是交流电压,它的最大值是规定的重要因子。最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前最高的VRM值可达几千伏。
6
最大反向电压VR
上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压,VR是连续加直流电压的值。用于直流电流,最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的。
7
最高工作频率fM
由于PN结的结电容存在,当工作频率超过某一值时,它的单向导电性将变差。点接触式二极管的fM值较高,在100MHz以上;整流二极管的fM较低,一般不高于几千Hz。
8
反向恢复时间Trr
当正向工作电压从正向电压变成反向电压时,二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。实际上,一般要延迟一点点时间。决定电流截止延时的量,就是反向恢复时间。
9
最大功率P
二极管中有电流流过,就会吸热,而使自身温度升高。最大功率P为功率的最大值。具体讲就是加载二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管,可变电阻二极管显得特别重要。
10
反向饱和漏电流IR
指在二极管两端加入反向电压时,流过二极管的电流,该电流与半导体材料和温度有关。在常温下,硅管的IR为nA(10-9A)级,鍺管的IR为mA(10-6A)级
11
降额(结温降额)
降额可以提高产品可靠性,延长使用寿命,根据温度降低10℃寿命增加一倍的理论,下面列出了不同额定结温的管子最小降额结温数据。
表1 二极管降额
额定值TjM |
125℃ |
150℃ |
175℃ |
200℃ |
降额后可使用的TjM |
110℃ |
135℃ |
160℃ |
185℃ |
12
安规
在选型阶段应该考虑到器件是否通过了安规认证,主要应该考虑功率器件。一般为各国广泛接受的安规认证类型有UL(北美)、CSA(加拿大)、TUV(德国)、VDE等
13
可靠性设计
正确选用器件及器件周边的线路设计、机械设计和热设计等来控制器件在整机中的工作条件,防止各种不适当的应力或者操作给器件带来损伤,从而最大限度地发挥器件的固有可靠性。
14
容差设计
设计单板时,应放宽器件的参数允许变化的范围(包括制造容差、温度漂移、时间漂移),以保证器件的参数在一定范围内变化时,单板能正常工作。
15
禁止选用封装
禁止选用轴向插装的二极管封装、禁止选用Open-junction二极管。
O/J是OPEN JUNCTION的晶圆扩散工艺,在晶圆扩散后切片成晶粒,晶粒的边缘是粗糙的,电性能不稳定,需要用混合酸(主要成分为氢氟酸)洗掉边缘,然后包以硅胶并封装成型,可信赖性较差。
GPP是Glassivation passivation parts的缩写,是玻璃钝化类器件的统称,该产品就是在现有产品普通硅整流扩散片的基础上对拟分割的管芯P/N结面四周烧制一层玻璃,玻璃与单晶硅有很好的结合特性,使P/N结获得最佳的保护,免受外界环境的侵扰,提高器件的稳定性,可信赖性极佳。
O/J的散热性没有GPP的好,两者本质结构截然不同:O/J芯片需要经过酸洗后加铜片焊接配合硅胶封装,内部结构上显得比GPP的大;GPP芯片造的整流桥免去了酸洗、上硅胶等步骤,直接与整流桥的铜连接片焊接。内部结构显的比O/J芯片制造而成的小。才造成直观的、习惯性的误解。
GPP芯片和OJ芯片的综合评价:
1、GPP芯片在wafer阶段即完成玻璃钝化,并可实施VR的probe testing,而OJ芯片只有在制得成品后测试VR。
2、VRM为1000V的GPP芯片,通常从P+面开槽和进行玻璃钝化,台面呈负斜角结构(表面电场强度高于体内),而OJ芯片的切割不存在斜角。
3、GPP芯片的玻璃钝化分布在pn结部分区域(不像GPRC芯片对整个断面实施玻璃钝化,而OJ芯片对整个断面施加硅橡胶保护。
4、GPP芯片由于机械切割的原因留下切割损伤层,而OJ芯片的切割损伤层可经化学腐蚀去除掉。
5、GPP芯片采用特殊高温熔融无机玻璃膜钝化,Tjm及HTIR稳定性高于用有机硅橡胶保护的OJ制品。
6、GPP芯片适合小型化、薄型化、LLP封装,而OJ芯片适合引出线封装。
在制作工艺上的区别:
(1)OJ的芯片必须经过焊接、酸洗、钝化、上白胶、成型固化烘烤等步骤,其电性(反向电压)与封装酸洗工艺密切相关,常规封装形式为插件式。
(2)而GPP在芯片片制造工艺中已包含酸洗、钝化。其电性由芯片片直接决定,常见封状形式为贴片式。
声明:本文素材来源网络,版权归原作者所有。如涉及作品版权问题,请与我联系删除。
------------ END ------------
后台回复『电子基础』『PCB设计』相关文章。
欢迎关注我的公众号,回复“加群”按规则加入技术交流群,回复“1024”查看更多内容。
欢迎关注我的视频号:
点击“阅读原文”查看更多分享,欢迎点分享、收藏、点赞、在看。
二极管选型的多个关键要素相关推荐
- 复杂存储过程学习_AI数据存储设备选型的6个关键要素
人工智能(AI)和机器学习将成为帮助企业利用其核心数字资产创造竞争优势的最重要工具之一.但在选购AI数据存储设备之前,企业必须考虑机器学习平台在获取.处理和保留数据时的一系列需求. 我们首先需要研究一 ...
- TVS二极管选型与参数,一看便知
最近发现,有不少的访客在线咨询东沃电子: 1)请问贵公司有击穿电压400V,额定峰值电流3KA的瞬态抑制二极管吗?型号是哪个? 2)产品电路工作电压3.6V,需要一个TVS管来防护,应该选择你们的哪产 ...
- 飞行机器人专栏(十二)-- 提高机器人系统可靠性的关键要素与实践
本文将介绍如何在机器人系统的开发过程中融入关键要素,从而提高系统的可靠性.我们将从需求分析.设计阶段.开发与调试.验证与优化.迭代与升级等方面进行详细讨论,并提供示例代码以帮助您更好地理解相关概念. ...
- 《Python 3程序开发指南(第2版•修订版)》——1.2 Python的关键要素
本节书摘来自异步社区<Python 3程序开发指南(第2版•修订版)>一书中的第1章,第1.2节,作者[英]Mark Summerfield,王弘博,孙传庆 译,更多章节内容可以访问云栖社 ...
- 出色技术团队的关键要素
原创作品,同意转载,转载时请务必以超链接形式标明文章原始出处 .作者信息和本声明,否则将追究法律责任. http://blog.csdn.net/hzliyun/article/details/707 ...
- SCART接口保护 ESD二极管选型
昨日,来自深圳的客户向东沃电子DOWOSEMI询问:"SCART接口上用什么型号的ESD二极管?该怎么选型?"SCART接口是通讯接口中的一种,东沃电子FAE工程师之前向大家科普过 ...
- python函数五要素_Python安装及关键要素
一.Python定义 shell编程: 控制语言:胶水语言 框架:web应用开发 二.Python性能优化工具 Psyco: python语言是一个扩展模块,可以即时对程序代码进行专业的算法优化,可以 ...
- 雷达多普勒频率计算公式_雷达系统的用途、分类,影响雷达性能的关键要素
雷达通信电子战,专业知识服务! 雷达通信电子战定位于基础知识科普和前沿技术跟踪,专注于资料的搜集和整理分类.发送"0502"获取今日分享资料. 节日专属,限时招收: 5.1~5.5 ...
- 平安城市与智慧城市对接的关键要素
平安城市经过前两个阶段(布点.联网)的大规模建设之后,如今正向系统应用深化,数据深入挖掘利用的方向发展.以视频监控为基础单元,一些城市开始尝试在既有的社会治安管理平台系统基础上拓展更多的应 ...
最新文章
- 破解win2003“终端服务器授权”激活许可证!
- 集成Lucene和HBase(转)
- java cookie共享_JavaWeb的session及其共享技术
- 第二章 Vue快速入门-- 28 自定义按键修饰符
- 图像处理中的拉普拉斯算子
- 动画 制作_您希望制作的10个醒目的徽标动画
- TLV5618 双路12位DAC 模拟SPI驱动
- struts2.1笔记02:servlet简介
- Oracle 项目就是那回事 ----表空间的管理
- 微软发布ASP.NET 5路线图
- 区块链应用大数据的优势有哪些
- SQL2K数据库开发七之表操作添加删除和修改列
- liunx下安装redis开启网络
- 烤仔万花筒| Reach on Conflux 2021黑客松Demo Day
- 笔记本电脑连不上WIFI
- Android Binder总结(转自Cloud Chou's Tech Blog)
- 黑苹果使用小技巧之按键设置
- 【unity】FPS快速实现全息瞄准镜
- 如何制作饼图?制作步骤有哪些?专业的饼图制作软件
- 佐治亚理工计算机科学在线硕士,佐治亚理工学院计算机研究生申请要求及截止时间一览...