普通二极管与雪崩二极管的区别
wqpye 发表于: 2009-3-12 11:18 来源: 半导体技术天地
1、GB6351是整流二极（包括雪崩整流二极管）的空白规范，从规范中，并不能看出普通整流管和雪崩二极管的区别。也就是说，我要用什么方法，才能确定一只二极管是不是雪崩二极管？
2、雪崩击穿与热击穿的机理不一样，同样是击穿电压400V的二极管，在芯片扩散加工时，雪崩管与普通管的扩散加工的区别在哪里？
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雪崩光电二极管的介绍 及等效电路模拟
雪崩光电二极管的介绍及等效电路模拟 [文档副标题] 二〇一五年十月 辽宁科技大学理学院 辽宁省鞍山市千山中路185号
雪崩光电二极管的介绍及等效电路模拟 摘要：PN结有单向导电性，正向电阻小，反向电阻很大。当反向电压增大到一定数值时，反向电流突然增加。就是反向电击穿。它分雪崩击穿和齐纳击穿(隧道击穿)。雪崩击穿是PN 结反向电压增大到一数值时，载流子倍增就像雪崩一样，增加得多而快，利用这个特性制作的二极管就是雪崩二极管。雪崩击穿是在电场作用下，载流子能量增大，不断与晶体原子相碰，使共价键中的电子激发形成自由电子-空穴对。新产生的载流子又通过碰撞产生自由电子-空穴对，这就是倍增效应。1生2，2生4，像雪崩一样增加载流子。 关键词：雪崩二极管等效电路 1.雪崩二极管的介绍 雪崩光电二极管是一种p-n结型的光检测二极管，其中利用了载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。其基本结构常常采用容易产生雪崩倍增效应的Read二极管结构（即N+PIP+型结构，P+一面接收光），工作时加较大的反向偏压，使得其达到雪崩倍增状态；它的光吸收区与倍增区基本一致（是存在有高电场的P区和I区）。 P-N结加合适的高反向偏压，使耗尽层中光生载流子受到强电场的加速作用获得足够高的动能，它们与晶格碰撞电离产生新的电子一空穴对，这些载流子又不断引起新的碰撞电离，造成载流子的雪崩倍增，得到电流增益。在0.6～0.9μm波段，硅APD具有接近理想的性能。InGaAs（铟镓砷）/InP（铟磷）APD是长波长（1.3μn，1.55μm）波段光纤通信比较理想的光检测器。其优化结构如图所示，光的吸收层用InGaAs材料，它对1.3μm和1.55μn 的光具有高的吸收系数，为了避免InGaAs同质结隧道击穿先于雪崩击穿，把雪崩区与吸收区分开，即P-N结做在InP窗口层内。鉴于InP材料中空穴离化系数大于电子离化系数，雪崩区选用n型InP，n-InP与n-InGaAs异质界面存在较大价带势垒，易造成光生空穴的陷落，在其间夹入带隙渐变的InGaAsP（铟镓砷磷）过渡区，形成SAGM（分别吸收、分级和倍增）结构。 在APD制造上，需要在器件表面加设保护环，以提高反向耐压性能；半导体材料以Si 为优（广泛用于检测0.9um以下的光），但在检测1um以上的长波长光时则常用Ge和InGaAs（噪音和暗电流较大）。这种APD的缺点就是存在有隧道电流倍增的过程，这将产生较大的散粒噪音（降低p区掺杂，可减小隧道电流，但雪崩电压将要提高）。一种改进的结构是所谓SAM-APD：倍增区用较宽禁带宽度的材料（使得不吸收光），光吸收区用较窄禁带宽度的材料；这里由于采用了异质结，即可在不影响光吸收区的情况下来降低倍增区的掺杂浓度，使得其隧道电流得以减小（如果是突变异质结，因为ΔEv的存在，将使光生
二极管 一、二极管的种类 二极管有多种类型：按材料分，有锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等；按制作工艺可分为面接触二极管和点接触二极管；按用途不同又可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管、开关二极管、快速恢复二极管等；接构类型来分，又可分为半导体结型二极管，金属半导体接触二极管等；按照封装形式则可分为常规封装二极管、特殊封装二极管等。下面以用途为例，介绍不同种类二极管的特性。 1．整流二极管 整流二极管的作用是将交流电源整流成脉动直流电，它是利用二极管的单向导电特性工作的。 因为整流二极管正向工作电流较大，工艺上多采用面接触结构。南于这种结构的二极管结电容较大，因此整流二极管工作频率一般小于3kHz。 整流二极管主要有全密封金属结构封装和塑料封装两种封装形式。通常情况下额定正向T作电流LF在l A以上的整流二极管采用金属壳封装，以利于散热；额定正向工作电流在lA以下的采用全塑料封装。另外，由于T艺技术的不断提高，也有不少较大功率的整流二极管采用塑料封装，在使用中应予以区别。 由于整流电路通常为桥式整流电路(如图1所示)，故一些生产厂家将4个整流二极管封 装在一起，这种冗件通常称为整流桥或者整流全桥(简称全桥)。常见整流二极管的外形如图2所示。 选用整流二极管时，主要应考虑其大整流电流、大反向丁作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。
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可编程器件应用 电 子 测 量 技 术 EL ECTRONIC M EASUREM EN T TEC HNOLO GY 第30卷第2期2007年2月 雪崩光电二极管在相位式激光测距仪中的应用 孙懋珩 丁 燕 (同济大学电子与信息工程学院 上海 200092) 摘 要:雪崩光电二极管作为光敏接收器件,特别适合用于微弱信号的接收检测,它在相位式激光测距系统中用来接收经过漫反射后微弱的激光信号。针对雪崩二极管反向偏压电路中高纹波的问题,本文设计和分析了一种高效的低纹波偏压电路,实验结果表明,该方法有效抑制了纹波电压。针对雪崩二极管温度漂移的问题,本文设计和分析一种新型的温度补偿电路,使雪崩二极管达到了最佳雪崩增益。针对雪崩二极管噪声问题,分析了主要噪声源,设计了一个低噪声的前置放大电路,实验结果表明,该电路有效地提高了信噪比。综合实验结果表明,这些电路设计对于提高相位式激光测距仪的测量精度是有效的。 关键词:雪崩光电二极管;相位式激光测距;纹波;温度补偿;前置放大电路 中图分类号:TN710.2 文献标识码:A Study on application of avalanche photodiode in phase laser distance measurement Sun Maoheng Ding Yan (School of Electronic and Information Engineering,Tongji University,Shanghai200092) Abstract:As a light2sensitive device,avalanche photodiode is particularly suitable for the receiving and detection of weak signal.Therefore,it is always used to receive weak laser signal in the phase laser distance measuring system.To solve the problem of high ripple in the bias voltage circuit,a high efficient circuit with low ripple is designed and analyzed which restrains the ripple effectively.To solve the problem of temperature drift,a new circuit with temperature compensation is designed and analyzed which enables A PD to reach the optimal avalanche gain.To solve the problem of noise,the major noises of A PD are analyzed and a preamplifier circuit with low noise is designed which raise the signal2 to2noise ratio effectively.The results of the experiment indicate that these circuit designs raise the measuring accuracy of the phase laser distance measuring system effectively. K eyw ords:avalanche photodiode;phase laser distance measurement;ripple;temperature compensation;preamplifier 0 引 言 在相位式激光测距仪的激光接收部分中,雪崩二极管作用非常关键。在激光测距仪中,激光从发射到接收,由于经过目标的漫反射以及衰减,接收到的激光信号非常微弱,使得接收检测相对较为困难,所以一般都用雪崩光电二极管作为光敏接收器件[1]。雪崩二极管具有很高的内部增益,响应速度非常快,但要使雪崩二极管发挥其优异的特性,必须给它提供一个较高的反向偏置电压(一般在几十伏以上甚至几百伏。一般的开关电源可以达到这么高的电压要求,但伴随着会有相对较大纹波电压,电源的纹波电压变化范围越大,对雪崩二极管的影响就越大,它会严重影响到雪崩二极管的最佳增益。针对这一情况,本文提出的一种高效的低纹波偏压电路是通过从高压输出端引出一个反馈电路,直接反馈到高压电路的电源端,通过改变电源电压来改变高压输出。在实验中测得的输出高压的纹波与之前未经低纹波设计的高压电路相比,纹波电压得到了很好的抑制。对于雪崩二极管来说,一个小小的温度变化就能引起增益的很大变化,为了保证温度变化时增益值不变,就必须改变PN结倍增区的电场,因此必须接入一个温度补偿电路,在温度变化时来调整光检测器的偏置电压。本文设计了一个新型的温度补偿电路,用一个模拟温度传感器及一个运放,通过简单的计算公式进行参数配置,最终得出一条与A PD最佳增益非常匹配的反向高压输出曲线。雪崩二极管在倍增过程中产生的附加噪声会大大降低测量的性能,为达到最大信噪比,提高相位式激光测距仪的测量精度,本文对其噪声进行了分析并且设计了一个有效的前置放大电路。实验结果表明,该电路有效地提高了信噪比。将这些电路在相位式激光测距仪接收模块中应用,结果表明,它们对于提高相位式激光测
整流二极管工作原理 二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，另外，还有早期的真空电子二极管;它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。 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。 反向性 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。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。 击穿 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。 二极管的管压降：硅二极管(不发光类型)正向管压降0.7V，锗管正向管压降为0.3V，发光二极管正向管压降会随不同发光颜色而不同。主要有三种颜色，具体压降参考值如下：红色发光二极管的压降为2.0--2.2V，黄色发光二极管的压降为1.8—2.0V，绿色发光二极管的压降为3.0—3.2V，正常发光时的额定电流约为20mA。 二极管的电压与电流不是线性关系，所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的电阻。 二极管的特性曲线 与PN结一样，二极管具有单向导电性。硅二极管典型伏安特性曲线(图)。在二极管加有正向电压，当电压值较小时，电流极小;当电压超过0.6V时，电流开始按指数规律增大，通常称此为二极管的开启电压;当电压达到约0.7V时，二极管处于完全导通状态，通常称此电压为二极管的导通电压，用符号UD表示。对于锗二极管，开启电压为0.2V，导通电压UD约为0.3V。 在二极管加有反向电压，当电压值较小时，电流极小，其电流值为反向饱和电流IS。当反向电压超过某个值时，电流开始急剧增大，称之为反向击穿，称此电压为二极管的反向击穿电压，用符号UBR表示。不同型号的二极管的击穿电压UBR值差别很大，从几十伏到几千伏。 二极管的反向击穿 齐纳击穿 反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。在高掺杂浓度的情况下，因势垒区宽度很小，反向电压较大时，破坏了势垒区内共价键结构，使价电子脱离共价键束缚，产生电子-空穴对，致使电流急剧增大，这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度较低，势垒区宽度较宽，不容易产生齐纳击穿。雪崩击穿另一种击穿为雪崩击穿。当反向电压增加到较大数值时，外加电场使电子漂移速度加快，从而与共价键中的价电子相碰撞，把价电子撞出共价键，产生新的电子-空穴对。新产生的电子-空穴被电场加速后又撞出其它价电子，载流子雪崩式地增加，致使电流急剧增加，这种击穿称为雪崩击穿。无论哪种击穿，若对其电流不加限制，都可能造成PN结永久性损坏。
雪崩光电二极管工作特性及等效电路模型 一．工作特性 雪崩光电二极管为具有内增益的一种光生伏特器件，它利用光生载流子在强电场内的定向运动产生雪崩效应，以获得光电流的增益。在雪崩过程中，光生载流子在强电场的作用下 进行高速定向运动，具很高动能的光生电子或空穴与晶格院子碰撞，使晶格原子电离产生二次电子---空穴对；二次电子---空穴对在电场的作用下获得足够的动能，又是晶格原子电离产生新的电子----空穴对，此过程像“雪崩”似的继续下去。电离产生的载流子数远大于光激发产生的光生载流子，这时雪崩光电二极管的输出电流迅速增加，其电流倍增系数定义为： 0/M I I = 式中I 为倍增输出电流，0I 为倍增前的输出电流。 雪崩倍增系数M 与碰撞电离率有密切关系，碰撞电离率表示一个载流子在电场作用下 ，漂移单位距离所产生的电子----空穴对数目。实际上电子电离率n α 和空穴电离率p α是不完全一样的，他们都与电场强度有密切关系。由实验确定，电离率α与电场强度E J 近似有以下关系： ( ) m b E Ae α-= 式中，A ，b ，m 都为与材料有关的系数。 假定n p ααα==，可以推出 0 1 1D X M dx α= - ? 式中, D X 为耗尽层的宽度。上式表明，当 1D X dx α→? 时，M →∞。因此称上式为发生雪崩击穿的条件。其物理意义是：在电场作用下，当通过耗尽区的每个载流子平均能产生一对电子----空穴对，就发生雪崩击穿现象。当 M →∞时，P N 结上所加的反向偏压就是雪崩击穿电压B R U . 实验发现，在反向偏压略低于击穿电压时，也会发生雪崩倍增现象，不过这时的M 值较小，M 随反向偏压U 的变化可用经验公式近似表示为 11() n BR M U U = - 式中，指数n 与P N 结得结构有关。对N P +结，2n ≈;对P N + 结，4n ≈。由上式可见， 当BR U U →时，M →∞，P N 结将发生击穿。 适当调节雪崩光电二极管的工作偏压，便可得到较大的倍增系数。目前，雪崩光电二
半导体雪崩光电二极管 半导体雪崩光电二极管 semiconductor avalanche photodiode 具有内部光电流增益的半导体光电子器件，又称固态光电倍增管。它应用光生载流子在二极管耗尽层内的碰撞电离效应而获得光电流的雪崩倍增。这种器件具有小型、灵敏、快速等优点，适用于以微弱光信号的探测和接收，在光纤通信、激光测距和其他光电转换数据处理等系统中应用较广。 当一个半导体二极管加上足够高的反向偏压时，在耗尽层内运动的载流子就可能因碰撞电离效应而获得雪崩倍增。人们最初在研究半导体二极管的反向击穿机构时发现了这种现象。当载流子的雪崩增益非常高时，二极管进入雪崩击穿状态；在此以前，只要耗尽层中的电场足以引起碰撞电离，则通过耗尽层的载流子就会具有某个平均的雪崩倍增值。 碰撞电离效应也可以引起光生载流子的雪崩倍增，从而使半导体光电二极管具有内部的光电流增益。1953年，K.G.麦克凯和K.B.麦卡菲报道锗和硅的PN结在接近击穿时的光电流倍增现象。1955年，S.L.密勒指出在突变PN结中，载流子的倍增因子M随反向偏压V的变化可以近似用下列经验公式表示 M＝1/[1-(V/VB)n] 式中VB是体击穿电压,n是一个与材料性质及注入载流子的类型有关的指数。当外加偏压非常接近于体击穿电压时，二极管获得很高的光电流增益。PN结在任何小的局部区域的提前击穿都会使二极管的使用受到限制，因而只有当一个实际的器件在整个PN结面上是高度均匀时，才能获得高的有用的平均光电流增益。因此，从工作状态来说，雪崩光电二极管实际上是工作于接近（但没有达到）雪崩击穿状态的、高度均匀的半导体光电二极管。1965年，K.M.约翰逊及L.K.安德森等分别报道了在微波频率下仍然具有相当高光电流增益的、均匀击穿的半导体雪崩光电二极管。从此，雪崩光电二极管作为一种新型、高速、灵敏的固态光电探测器件渐渐受到重视。 性能良好的雪崩光电二极管的光电流平均增益嚔可以达到几十、几百倍甚至更大。半导体中两种载流子的碰撞离化能力可能不同，因而使具有较高离化能力的载流子注入到耗尽区有利于在相同的电场条件下获得较高的雪崩倍增。但是，光电流的这种雪崩倍增并不是绝对理想的。一方面，由于嚔随注入光强的增加而下降，使雪崩光电二极管的线性范围受到一定的限制，另一方面更重要的是，由于载流子的碰撞电离是一种随机的过程，亦即每一个别的载流子在耗尽层内所获得的雪崩增益可以有很广泛的几率分布,因而倍增后的光电流I比倍增前的光电流I0有更大的随机起伏，即光电流中的噪声有附加的增加。与真空光电倍增管相比，由于半导体中两种载流子都具有离化能力，使得这种起伏更为严重。一般将光电流中的均方噪声电流〈i戬〉表示为 〈i戬〉＝2qI0嚔2F(嚔)B
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关于大电流整流二极管，我国已有两个行业标准，一个是最大正向平均电流仅为I FAV=1600A[3] ，另一个是最大正向平均电流I FAV3000A[2]。而我们这里解析的最小容量已为I FAV=7100A，而最大的已达I FAV=16000A[1] ，故称谓超大电流整流二极管。这类器件由于主要用于新型电阻焊机整流，故又称电阻焊机用超大电流整流二极。 直径ф48/7100A整流二极管是容量最小的超大电流二极管。把这个器件的参数研究解析明白了，其它各种规格超大电流二极管（如12000A、13500A、16000A）的电、热参数就都迎刃而解了。 超大电流整流二极管是ABB、EUPEC等领先研发生产的，故这里就以ABB 应用最广的5SDD71X0400的参数规格书[4]做实例加以说明，这也是对客户要求的响应。 一、阻断特性（Blocking即阻断特性参数） ABB的5SDD71X0400的阻断特性参数如下： 解析： 1、V RRM是反向重复峰值电压，即最高允许工作电压。一般电阻焊机用二极管的反向重复峰值电压V RRM，大都是200V，个别有400V。就是说，这是一个低电压范围内的超大电流（几万~几十万安培）的应用领域。 2、V RRM是反向不重复峰值电压，往往是指转折电压。站在测试的角度，在这一点不允许停留时间长，故称不重复；站在应用的角度，加在二极管上的电压是万万不可超过V RRM，故都打有很大余量。（见图1）它和反向重复峰值电压V RRM
数值上的定量关系为：V RRM=V RRM-100V（或V RRM乘0.8、或乘0.9）。这里用：V RRM=V RRM-50V。对电阻焊机，50V的余量已足够。 3、站在高可靠的角度，还应将二极管做成雪崩二极管[5]，即必须测定转折时的瞬时脉冲方波最大电流Ippm[6]。如是，则将二极管置于高可靠状态。此时有：V RRM=V RSM。注意到雪崩V RRM=V RSM随温度升高而增大，并满足线形正温度特性。如果焊接时将二极管都做成雪崩二极管，因其箝位作用，就能严格避免过电压了。 4、反向重复峰值电流I RRM，即所谓的漏电流，给出额定结温下的漏电流就足够了，这里仅给出额定结温T JM=170℃以及V RRM下的漏电流I RRM，如这里 I RRM=50mA。（完全没有必要再给常温下的漏电流，即常温下的功耗可以忽略）这一点应该引起我们整机厂技术人员注意，参看这里的漏电流数量级，完全没有必要去追求更小的漏电流。 5、电阻焊用二极管，主要特性就是电流特性，但反向电压对通态电流特性的提高是有影响的。对雪崩二极管，其V RRM=V RSM大，电阻率就要高，硅片就要加厚，通流能力就相应差些。即电压提高的设计必然导致电流特性的降低。所以 V RRM低了不行，但高了也不好。能够将电压水平控制在最小变化范围是器件制
硅双向触发二极管参数二极管资料大全 常用快速恢复二极管资料稳压二极管参数 变容二极管参数 电视机 发光二极管参数 发光二极管符号显示 圆形发光二极管参数 激光二极管参数 特殊模型发光二极管 光电二极管参数 七段发光二极管参数 九段发光二极管参数 字母发光二极管参数 4× 5× 5× 6× 8× 16× 装饰式七段发光二极 裸发光二极管灯参数 裸发光二极管显示器 圆形发光二极管参数 闪烁圆形发光二极管 通用激光二极管参数 带监视器激光二极管 圆形发光二极管参数 金属封装发光二极管 圆柱平顶发光二极管
圆柱 轴型表面发光二极管 雪崩光电二极管参数 蓝光光电二极管参数 视敏光电二极管参数 通用光电二极管参数 红外光电二极管参数 激光光电二极管参数 插件式光电二极管参 紫外光电二极管参数 红外发光二极管参数 光敏二极管参数 变阻二极管参数 硅整流二极管参数 锗二极管与硒二极管 隧道二极管参数 稳流二极管参数 混频二极管参数 检波二极管参数 P-I-N 二极管阵列参数 瞬变抑制二极管应用指南
15 TR312-TR320 3A 1200-2000V 1.5-2.7 0.5-0.7 DO-201AD 16 TR612-TR620 6A 1200-2000V 1.5-2.7 0.5-0.8 R-6 17 PR01-PR1 0.1-1A 1200-3000V 1.5-4 0.1-0.5 DO-15 18 RC2 0.3A 2000V 3 0.5 DO-41 19 RU4D-RP3F 1.5A-2A 1300-1500V 1.5 0.3 DO-201AD 8.稳压二极管 序号名称型号 P ZM V Z W V 1 稳 压 二 极 管 BZX55 0.5W 2.4V-47V 2 1N5985B～1N6031B 0.5W 2.4V-200V 3 1N4728～1N476 4 1W 3.3V-100V 4 1N5911B～1N5956B 1.5W 2.7V-200V 5 2CW37-2.4～3 6 0.5W 2.4V-36V 6 2CW51-2CW68 0.25W 3V-28.5V 7 2CW101-2CW121 1W 3V-37.5V 8 2DW50-2DW64 1W 41V-190V 9 2DW80-2DW190 3W 41V-190V 10 2DW110-2DW151 10W 4.3V-470V 11 2DW170-2DW202 50W 4.3V-200V 12 温度补偿 稳压二极管 2DW230-2DW236 0.2W 5.8V-6.6V 9.高速开关二极管 序号型号 I C V RM Trr 外形 mA V ns 1 1N4148 150 100V 4 DO-35 2 1N4149-1N4154 150 35-100V 2-4 DO-35 3 1N4446-1N445 4 150 40-100V 1-4 DO-35 4 1N914 7 5 100V 4 DO-35 5 BAV17-BAV21 250 25-250V 50 DO-35 6 BAW75-BAW76 300 35-75V 4 DO-35 7 2CK70-2CK79 10-280 20-60V 3-10 DO-35 8 2CK80-2CK85 10-300 20-60V 5-10 DO-35 9 1S1553-1S1555 100 70-35V 3 DO-35 10 1S2471-1S2473 130-110 90-40V 3 DO-35 会员中心 | 联系我们 | 留言建意 | 免责声明 | 广告服务 | 网站建设 | 相关执照 | 生产厂家 | 帮助工具 | 友情连接
雪崩整流二极管的选择与使用 一、雪崩整流二极管额定正向平均电流I F(A V)的选择： 一般来讲雪崩整流二极管额定正向平均电流I F(A V)是交流发电机额定输出电流I0的0.4至0.5倍，即： I F(A V)=(0.4～0.5)×I0---------------------------------------(1) 这样选择的先决条件是雪崩整流二极管的外壳温度T C低于170℃。 图1、交流发电机应用电原理图 图2、交流发电机三相整流电压、电流波形图
二、雪崩击穿电压V(BR)的选择 交流发电机所用雪崩二极管的雪崩击穿电压选择要根据其作用耒选择，它的主要目的是当产生故障时，在抛负载时雪崩管要能吸收故障电压，保护调节器不受损伤、在调节器失控时雪崩管要击穿使交流发电机不发电，起到保险丝作用，保护车内ECU不受损伤，把恶性事故化成一般故障。 汽车上ECU本身它在输入端接了一个MR2535L雪崩二极管，它选用的击穿电压是27—32V(对14V系统讲)，所以它要求发电机所用的雪崩二极管的雪崩击穿电压小于27V，原配套的发电机所选用的雪崩击穿电压为20—24V，这一点希望大家注意。 三、反向重复峰值浪涌电流I RSM的选择 从图1、图2中我们可以看到在任一时刻三相整流桥中只有一对桥臂中有电流，即只有两根相线中有电流通过，通过的电流波形是带馒头形的近似矩形波电流。为了估算方便我们把它看成一个矩形波电流，峰值电流为发电机输出电流I0 。如果我们假设每相线圈的电感为L、直流电阻为零，此时发电机绕组具有能量为2I0L2，绕组具有的能量与抛负载后产生的峰值电压与抛负载时的电流成正比、与发电机绕组电感的平方成正比。L值的大小决定抛负载后雪崩击穿的持续时间。 ×××× 图3、抛负载后能量泄放示意图 我们为了估算方便，假设抛负载前后发电机的输出功率不变，抛负载前发电机输出电压为V R0、电流为I0，则输出功率为V R0×I0。 从图3我们可以看到：抛负载后D1与D4处于正向导通状态，D2与D3处于反向雪崩击穿状态。 如果我们假设D1、D2、D3与D4具有相同的正向峰值压降VF、反向雪崩击穿电压VB，则流过D2、D3的反向雪崩击穿电流相同为I RSM。我们就可以得到下面一组等式：V R=V F+V B V R×(i1+i2)=V R0×I0 2×I RSM×V R=V R0×I0 I RSM=(V R0×I0)/(2×V R) I RSM=(I0/2)×(V R0/V R) ----------------------------------------------(2) 我们把不同的V R0与V R数据代入(2)式可以得到下面的一个关系式： I RSM=(0.25～0.32)I0 ------------------------------(3) 对於规范设汁的交流发电机在抛负载时雪崩整流二极管反向雪崩击穿的持续时间约在75ms左右，因此雪崩整流二极管反向重复峰值浪涌电流I RSM选择为发电机额定电流(抛
雪崩击穿论文：PIN雪崩整流二极管雪崩特性的研究 【中文摘要】随着汽车行业的迅猛发展,并联在供电线路上的许多电子控制器和设备与过去大不相同,汽车在运行中常有各种电子干扰产生,抛负载会产生大的瞬态电压和浪涌电流。雪崩整流二极管能有效抑制瞬态电流与电压,保护汽车中的电子调节器、电子点火、电子燃油喷射系统等重要部件。汽车雪崩整流二极管应用于汽车交流发电机中,由于恶劣多变的工作环境,使得此类二极管在性能要求上比普通二极管更为严格,比如良好的高温特性、高的反向浪涌能力,雪崩整流二极管能有效抑制瞬态电流与电压,保护汽车中的电子调节器、电子点火、电子燃油喷射系统等重要部件,而抗反向浪涌电流的能力是车用整流二极管的重要指标之一。本文的主要是对车用雪崩整流二极管的雪崩击穿特性进行理论与仿真分析,首先进行了雪崩整流二极管的阻断参数设计,得到雪崩整流二极管的结构参数,并结合实验数据与软件仿真对参数的合理性进行了验证。其次,本文又对车用雪崩整流二极管反向过电流损坏机理进行了分析,提出了在结构设计上提高反向过电流能力的措施。局部过热和双雪崩的作用是诱发器件损坏的主要原因,在结构上采用非穿通结构和尽可能提高基区掺杂浓度可提高雪崩整流二极管的反向过电流能力。利用MEDICI二维器件仿真软... 【英文摘要】With the rapid automotive industry in the supply line in parallel on many electronic controllers and
devices in the past so different, cars often running a variety of electronic interference in the production, throwing the load will produce a large transient voltage and surge current. Avalanche rectifier diodes can effectively suppress the transient current and voltage, protecting the car’s electronic regulator, electronic ignition, electronic fuel injection system and other important components. Automotive... 【关键词】雪崩击穿浪涌电流二极管 【英文关键词】avalance diode surge current 【目录】PIN雪崩整流二极管雪崩特性的研究摘要 5-6Abstract6-7第一章绪论10-14 1.1 研究背景10-11 1.2 雪崩整流二极管的发展现状11-13 1.3 雪崩整流二极管雪崩特性研究的意义13-14第二章车用雪崩整流二极管阻断特性的设计与仿真14-24 2.1 一般功率整流 二极管阻断参数的设计14-17 2.1.1 PIN二极管的结构 14 2.1.2 PIN二极管非穿通时的阻断参数设计 14-15 2.1.3 穿通时的PIN二极管的阻断参数的设计 15-17 2.2 车用雪崩整流二极管的设计17-24 2.2.1 车用二极管的特性分析17-19 2.2.2 车用雪崩整流二极管阻 断参数的初步选取19-22 2.2.3 阻断特性的计算机仿真分析22 2.2.4 实验测试验证22-24第三章雪崩整流二极 管反向浪涌能力研究24-32 3.1 反向浪涌电流的概念与测试
车用雪崩整流二极管及其组件立项投资 融资项目 可行性研究报告 (典型案例〃仅供参考) 广州中撰企业投资咨询有限公司
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目录 第一章车用雪崩整流二极管及其组件项目概论 (1) 一、车用雪崩整流二极管及其组件项目名称及承办单位 (1) 二、车用雪崩整流二极管及其组件项目可行性研究报告委托编制单位 (1) 三、可行性研究的目的 (1) 四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (2) （一）项目可行性报告编制依据 (2) （二）可行性研究报告编制原则 (2) （三）可行性研究报告编制范围 (4) 五、研究的主要过程 (5) 六、车用雪崩整流二极管及其组件产品方案及建设规模 (6) 七、车用雪崩整流二极管及其组件项目总投资估算 (6) 八、工艺技术装备方案的选择 (6) 九、项目实施进度建议 (6) 十、研究结论 (7) 十一、车用雪崩整流二极管及其组件项目主要经济技术指标 (9) 项目主要经济技术指标一览表 (9) 第二章车用雪崩整流二极管及其组件产品说明 (15) 第三章车用雪崩整流二极管及其组件项目市场分析预测 (15) 第四章项目选址科学性分析 (15) 一、厂址的选择原则 (15) 二、厂址选择方案 (16) 四、选址用地权属性质类别及占地面积 (17) 五、项目用地利用指标 (17) 项目占地及建筑工程投资一览表 (17)
六、项目选址综合评价 (18) 第五章项目建设内容与建设规模 (19) 一、建设内容 (19) （一）土建工程 (20) （二）设备购臵 (20) 二、建设规模 (20) 第六章原辅材料供应及基本生产条件 (21) 一、原辅材料供应条件 (21) （一）主要原辅材料供应 (21) （二）原辅材料来源 (21) 原辅材料及能源供应情况一览表 (21) 二、基本生产条件 (23) 第七章工程技术方案 (24) 一、工艺技术方案的选用原则 (24) 二、工艺技术方案 (25) （一）工艺技术来源及特点 (25) （二）技术保障措施 (25) （三）产品生产工艺流程 (25) 车用雪崩整流二极管及其组件生产工艺流程示意简图 (26) 三、设备的选择 (26) （一）设备配臵原则 (26) （二）设备配臵方案 (27) 主要设备投资明细表 (28) 第八章环境保护 (28) 一、环境保护设计依据 (29) 二、污染物的来源 (30) （一）车用雪崩整流二极管及其组件项目建设期污染源 (30)
二极管总结 一、二极管的基本知识 二极管内部有个PN结，具有单向导电性。二极管的工作大致分为三种状态：正向导通、反向截止、反向击穿。 1、正向导通：当二极管两端加正向电压时，当电压很小时， 不足以克服PN结内部电场，二极管处于截止状态，这个电压范围成为二极管的正向死区。当电压达到一定值（这个值称为二极管的正向导通电压，一般硅管为0.7V，锗管为0.3V）二极管导通。当二极管导通后，它两端的压降处于稳定状态。 2、反向截止：当二极管两端加反向电压且不超过一定值（该 值为二极管的反向击穿电压，后边做详细介绍）时，通过二极管的电流是少数载流子的漂移运动形成的反向电流，该电流很小，可以认为此时管子是截止状态。这一特性说明二极管的单向导电性。 3、反向击穿：当二极管两端所加反向电压达到一定值（即反 向击穿电压）时，反向电流会突然增大，这称为电击穿（反向击穿按机理可以分为齐纳击穿和雪崩击穿）。被击穿的二极管会失去单向导电性，因此在使用二极管时应避免反向电压过大，二极管的这一特性常用于保护电路中，防止某一器件两端电压过高。 硅管的伏安特性如下图所示：
二、二极管的主要参数 1、额定正向工作电流 额定正向工作电流是指二极管长期连续工作时允许通过的最大 正向电流值。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1 40℃左右，锗管为90℃左右)时， 就会使管芯过热而损坏。所以，二极管使用中不要超过二极管 额定正向工作电流值。 2、最大浪涌电流 最大浪涌电流是允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值通常为额定正向工作电流的20倍左右。 3、最高反向工作电压 加在二极管两端的反向电流高到一定值时，管子将会击穿，失 去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电 压值。
张晓民1，曹榆2，沈兴祖2，游佩武3，关艳霞3，潘福泉1，3 （1. 徐州奥尼克电气有限公司，江苏徐州221000）（2. 昆山晨伊半导体器件厂，江苏昆山 215332）（3. 沈阳工业大学信息学院，辽宁沈阳110023） 摘要从汽车工业的发展进一步阐述了我国车用整流二极管的发展状况，指明：必须重新认识雪 崩整流二极管，必须和世界最先进的车用二极管水平接轨，必须下大气力才能将这一核心技术产品 做好。 关键字汽车；二极管；整流桥；雪崩特性；测试 0 引言 中国汽车工业经过数年快速发展，今年汽车总销量已跃居世界第一。 中国汽车工业发展阶段，正如中国内燃机工业协会电机电器分会《协会通讯》所指出：“从千人汽车保有量、千人汽车销量和汽车与平均GDP 的相对价格等各方面来看，中国汽车工业发展阶段，与日本1960 年代初期和韩国1980 年代中期相当。日本和韩国在其汽车工业发展初期以后，经历了10 年的高速发展，汽车销量年度复合增长率到20.9%和22.2%……中国汽车工业也将在10 年内保持15%以上的年度复合增长率……”“即使考虑到当前经济衰退的影响，（最迟）2010 年开始，我国汽车行业也必将进入下个黄金10 年的高速增长期。”[1] “作为汽车核心零部件配套行业———车用整流二极管行业及其制造技术必将迎来快速发展的大好时期。”中国汽车工业协会政策研究会副主任陈炳炎认为，“只有零部件企业在研发上先走一步，带动整车企业的研发，才有可能缩小中国企业与世界先进水平的差距。因此，未来20 年将是中国汽车零部件企业的创新发展阶段。”[2]我们有理由相信，车用整流二极管行业必将迎来快速发展的新时期。 1 现状和问题 然而，我国汽车零部件的现状不容乐观。 正如中国内燃机电机电器行业协会秘书长徐国昌的分析：“我国内燃机两机（指发电机和起动机）关键零部件的发展依然严重滞后，发电机电压调节器、整流器、轴承、起动机电磁开关等部件的本土化制造跟不上需要，供中高档乘用车配套的发电机电压调节器和整流器等主要依靠进口。”[3]内燃机电机电器主要指起动机和发电机及其零部件，其中完全由整流二极管构成的整流器（无论是11 管还是17管的）是其主要零部件。 车用交流发电机的原理如图1 所示。 图1 中的（a）图是车用交流发电机(含整流器和调节器)原理图，（b）图则是提取出来的11 管的整流器原理图。
二极管符号 二极管（国标） 二极管的判别及参数 1.简述 半导体是一种具有特殊性质的物质，它不像导体一样能够完全导电，又不像绝缘体那样不能导电，它介于两者之间，所以称为半导体。半导体最重要的两种元素是硅(读“guī”)和锗(读“zhě”)。我们常听说的美国硅谷，就是因为那里有好多家半导体厂商。 二极管应该算是半导体器件家族中的元老了。很久以前，人们热衷于装配一种矿石收音机来收听无线电广播，这种矿石后来就被做成了晶体二极管。 二极管最明显的性质就是它的单向导电特性，就是说电流只能从一边过去，却不能从另一边过来(从正极流向负极)。我们用万用表来对常见的1N4001型硅整流二极管进行测量，红表笔接二极管的负极，黑表笔接二极管的正极时，表针会动，说明它能够导电；然后将黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，这时万用表的表针根本不动或者只偏转一点点，说明导电不良(万用表里面，黑表笔接的是内部电池的正极)。 常见的几种二极管中有玻璃封装的、塑料封装的和金属封装的等几种。像它的名字，二极管有两个电极，并且分为正负极，一般把极性标示在二极管的外壳上。大多数用一个不同颜色的环来表示负极，有的直接标上“—”号。大功率二极管多采用金属封装，并且有个螺母以便固定在散热器上。?
2．半导体二极管的极性判别及选用 (1) 半导体二极管的极性判别 一般情况下，二极管有色点的一端为正极，如2AP1～2AP7，2AP11～2AP17等。如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性，即内部连触丝的一头是正极，连半导体片的一头是负极。塑封二极管有圆环标志的是负极，如IN4000系列。 无标记的二极管，则可用万用表电阻挡来判别正、负极，万用表电阻挡示意图见图T304。 根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点，将万用表拨到电阻挡(一般用R×100或R ×1k挡。不要用R×1或R×10k挡，因为R×1挡使用的电流太大，容易烧坏管子，而R×10k挡使用的电压太高，可能击穿管子)。用表笔分别与二极管的两极相接，测出两个阻值。在所测得阻值较小的一次，与黑表笔相接的一端为二极管的正极。同理，在所测得较大阻值的一次，与黑表笔相接的一端为二极管的负极。如果测得的正、反向电阻均很小，说明管子内部短路；若正、反向电阻均很大，则说明管子内部开路。在这两种情况下，管子就不能使用了。 (2) 半导体二极管的选用 通常小功率锗二极管的正向电阻值为300～500Ω，硅管为1kΩ或更大些。锗管反向电阻为几十千欧，硅管反向电阻在500kΩ以上(大功率二极管的数值要大得多)。正反向电阻差值越大越好。 点接触二极管的工作频率高，不能承受较高的电压和通过较大的电流，多用于检波、小电流整流或高频开关电路。面接触二极管的工作电流和能承受的功率都较大，但适用的频率较低，多用于整流、稳压、低频开关电路等方面。 选用整流二极管时，既要考虑正向电压，也要考虑反向饱和电流和最大反向电压。选用检波二极管时，要求工作频率高，正向电阻小，以保证较高的工作效率，特性曲线要好，避免引起过大的失真。