- 在整流桥的每个工作周期内,同一时间只有两个二极管进行工作,通过二极管的单向导通功能,把交流电转换成单向的直流脉动电压。对一般常用的小功率整流桥(如:RECTRON SEMICONDUCTOR的RS2501M)进行解剖会发现,其内部的结构如图2所示,该全波整流桥采用塑料封装结构(大多数的小功率整流桥都是采用该封装形式)。桥内的四个主要发热元器件--二极管被分成两组分别放置在直流输出的引脚铜板上。在直流输出引脚铜板间有两块连接铜板,他们分别与输入引脚(交流输入导线)相连,形成我们在外观上看见的有四个对外连接引脚的全波整流桥。由于该系列整流桥都是采用塑料封装结构,在上述的二极管、引脚铜板、连接铜板以及连接导线的周围充满了作为绝缘、导热的骨架填充物质--环氧树脂。然而,环氧树脂的导热系数是比较低的(一般为0.35℃W/m,最高为2.5℃W/m),因此整流桥的结--壳热阻一般都比较大(通常为1.0~10℃/W)。通常情况下,在元器件的相关参数表里,生产厂家都会提供该器件在自然冷却情况下的结-环境的热阻(Rja)和当元器件自带一散热器,通过散热器进行器件冷却的结--壳热阻(Rjc)。
- 在整流桥内部,四个二极管是分成两组且每组共用一个引脚铜板,因此整流桥通过引脚散热的热阻为这两个引脚的并联热阻:一方面由于PCB板的热容比较大,另一方面冷却风与PCB板的接触面积较大,其换热条件较好,假设其PCB板的实际有效散热面积为整流桥表面积的2倍,则PCB板与环境间的传热热阻为:
故,通过整流桥引脚这条传热途径的热阻为:
比较上述两种传热途径的热阻可知:整流桥通过壳体表面自然对流冷却进行散热的热阻( )是通过引脚进行散热这种散热途径的热阻( )的1.5倍。于是我们可以得出如下结论:在自然冷却的情况下,整流桥的散热主要是通过其引脚线(输出引脚正负极)与PCB板的焊盘来进行的。因此,在整流桥的损耗不大,并用自然冷却方式进行散热时,我们可以通过增加与整流桥焊接的PCB表面的铜覆盖面积来改善其整流桥的散热状况。同时,我们可以根据上述的两条传热途径得到整流桥内二极管结温到周围环境间的总热阻,即:
其实这个热阻也就是生产厂家在整流桥等元器件参数表中的所提供的结-环境的热阻。并且在自然冷却的情况,也只有该热阻具有实在的参考价值,其它的诸如Rjc也没有实在的计算依据,这一点可以通过在强迫风冷情况下的传热路径的分析得出。
- 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,这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后,PN结内电场被克服,二极管导通,电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变,这个电压称为二极管的正向电压。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。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流,二极管的反向饱和电流受温度影响很大。
- 外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热,则单向导电性不一定会被永久破坏,在撤除外加电压后,其性能仍可恢复,否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。二极管是一种具有单向导电的二端器件,有电子二极管和晶体二极管之分,电子二极管现已很少见到,比较常见和常用的多是晶体二极管。二极管的单向导电特性,几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛。