GB T 4023-1997 半导体器件分立器件和集成电路 第2部分;整流二极管.pdf

1、前言国家标准 半导体分立器件第部分整流二极管是 年代中期根据当时的工业科技水平及使用的实际需要而制订的 等效采用了 半导体器件分立器件和集成电路第部份整流二极管的全部内容及其所引用的 半导体器件总则的有关部分 此外又根据我国国情补充了 瞬态热阻抗 的快速 测试方法等随着科学技术的发展和生产技术的进步十年来国内情况发生了不同程度的变化 国际电工委员会也对 作过两次修订 为此本标准等效采用 半导体器件分立器件和集成电路第部分 整流二极管 和 年两次修订的全部技术内容这样通过使我国标准尽可能与国际一致或等同 以尽快适应国际贸易 技术和经济交流以及采用国际标准飞跃发展的需要本标准适用于整流二极管的一般

2、要求 参数测试以及接收和可靠性的要求在引用本标准时有关的具体要求应在相应的详细规范中加以规定本标准的附录 附录 是提示的附录本标准由中华人民共和国电子工业部提出本标准由全国半导体器件标准化技术委员会归口本标准由中国振华集团永光电工厂和西安电力电子技术研究所负责起草本标准主要起草人王继红杨子江秦贤满 邹盛琳序言本标准由国际电工委员会第 技术委员会 半导体分立器件和集成电路制定号标准构成 半导体器件通用标准的第 部分 除 通用标准之外 本标准中所给出的各项标准使整流二极管的标准趋于完善年 月在伦敦举行的第 技术委员会会议上批准了将 和 号标准改编成现在按器件编排的形式的建议由于所有组成部分都已预先

3、按 六个月法或 二个月程序 表决批准 所以不需要重新表决以前出现在 和 中有关集成电路的内容现在将包括在 中 以前出现在和 中有关机械和气候试验方法 现在将包括在 中由于第 技术委员会不断的进行工作 并注意到各种半导体器件领域中的进步所以通过对本标准的修订和扩充将使本标准跟上时代的发展前言国际电工委员会在技术问题上的正式决议或协议 是由对这些问题特别关切的国家委员会参加的技术委员会制定的 对所涉及的问题尽可能地代表了国际上的一致意见这些决议或协议以推荐标准的形式供国际上使用 并在此意义上为各国家委员会所认可为了促进国际上的统一 希望各国家委员会在本国条件许可的情况下 采用 标准的文本作为其国家

4、标准 标准与相应国家标准之间的差异应尽可能在国家标准中指明中华人民共和国国家标准半导体器件分立器件和集成电路第 部分 整流二极管代替国家技术监督局 批准 实施第 篇总则引言通常 本标准要与 一起使用本标准涉及以下全部基础资料术语文字符号基本额定值和特性测试方法接收和可靠性范围本标准给出了下列种类或分类器件的标准整流二极管包括雪崩整流二极管可控雪崩整流二极管快开关整流二极管整流二极管的标志每只整流二极管必须清晰牢固地打印上下列标志制造厂名称或商标制造厂或供应商的标志区别阳极端和阴极端的标志本标准的序号与 第 篇 一致第 篇术语和文字符号通用术语正向直流电流沿半导体二极管较低电阻方向流动的方向反向

5、直流电流沿半导体二极管较高电阻方向流动的方向阳极端子 半导体整流二极管或整流堆的正向电流从外电路流入的端子阴极端子半导体整流二极管或整流堆的正向电流流向外电路的端子整流堆臂以电路的两个端子所限定 基本上只在一个方向上有传导电流流过的整流堆的那一部分注 整流堆臂是由一个或数个整流二极管串联 并联或串并联电路组成的工作单元即整流堆臂可以是整流堆的一部分或全部关于额定值和特性的术语注 当存在几种不同的文字符号时 这里只给出最通用的一种见电压正向电压电流正向流动时在器件两端产生的电压阈值电压正向特性曲线的直线近似法所用的直线与电压轴的交点所确定的正向电压值正向恢复电压电压从零或规定的反向电压瞬时转换到

6、一个规定的正向电流以后 在正向恢复时间内所出现的变化电压反向直流电压加于二极管反向的恒定电压值反向工作峰值电压反向电压的最大瞬时值不包括所有重复和不重复瞬态电压反向重复峰值电压 最高反向重复电压反向电压的最大瞬时值包括所有的重复瞬态电压但不包括所有的不重复瞬态电压注 应优先选择术语 反向重复峰值电压反向不重复峰值电压反向瞬态峰值电压任何反向不重复瞬态电压的最大瞬时值注应优先选择术语 反向不重复峰值电压重复电压通常与电路有关并使器件的耗散功率增加 不重复瞬态电压通常是外部因素造成的并假定其影响在下一个瞬态过程到达之前已完全消失击穿电压在发生击穿的区域内的电压电流正向电流沿二极管低阻方向流过的电流

7、正向平均电流在整个周期内正向电流的平均值正向重复峰值电流包括所有重复瞬态电流在内的正向电流峰值正向过载电流实际上与规定的正常正向电流波形基本一致 但电流值较大的正向电流连续工作时会使结温超过额定的最高等效结温除非连续工作时间限制在不超过此温度的范围内注 当器件在施加正常的工作电压时 根据使用要求可多次承受过载电流正向不重复浪涌电流一种持续时间短并具有规定的波形正向电流脉冲施加这种波形导致或会导致结温超过最大额定值 但这种电流是由于电路条件异常如故障引起而偶然发生的 在器件工作寿命期间出现的次数有限反向电流施加规定的反向电压时流过二极管的总传导电流反向阻性电流除恢复电流若有外的那部分稳态反向电流

8、反向恢复电流在反向恢复时间内出现的那部分反向电流正向方均根电流正向电流在一个完整的工作频率周期内的方均根值值正向浪涌电流的平方对电流浪涌持续时间的积分值管壳非破坏峰值电流为避免管壳破裂或等离子束辐射 在规定的电流波形和时间条件下 不应超过的峰值电流注 本定义意思是器件在承受管壳非破坏峰值电流时 器件管壳上可以有细微裂缝 而无等离子束辐射 管壳不应破裂 而且器件外部不应熔化或燃烧耗散功率总耗散功率由正向电流和反向电流引起的耗散功率总和正向耗散功率正向电流引起的耗散功率正向平均耗散功率瞬态正向电压和瞬态正向电流在整个周期内乘积的平均值反向浪涌耗散功率 雪崩和可控雪崩整流二极管的反向工作时由于浪涌出

9、现在二极管内所引起的耗散功率开通耗散功率从反向电压转换到正向电流时 在这个变化期间二极管内的耗散功率关断耗散功率从正向电流转换到反向电压时在这个变化期间二极管内的耗散功率反向耗散功率反向电流引起的耗散功率管壳非破坏在规定的电流波形和时间条件下为避免管壳破裂或等离子束辐射器件不应超过的 值 并可用下式表示式中 电流脉冲宽度注 本定义意思是器件在承受管壳非破坏 时 器件管壳上可以有细微裂缝 而无等离子束辐射管壳不应破裂而且器件外部不应熔化或燃烧其他特性正向特性的直线近似法用连接正向特性曲线上两规定点的直线来近似表示正向电压电流特性 见图正向斜率电阻由正向特性曲线的直线近似法所用的直线斜率求得的电阻

10、值见图反向恢复时间当二极管从正向转换到反向时 电流通过零值的瞬间与反向电流经过峰值 后减少到某一规定的低值的瞬间 如图 所示 或者使反向电流外推到零值的瞬间如图 所示之间的时间间隔注 根据给定的 点和 点进行外推 一般形式如图 所示图 反向恢复时间图 反向恢复时间正向恢复时间 对于整流二极管当正向电流在零电压或其他规定的反向电压条件下 正向电压上升通过第一个规定值瞬间与正向电压从峰值 下降到接近正向电压最后稳定值的第二个规定值瞬间之间的时间间隔 见图 或外推正向电压到达零值瞬间之间的时间间隔见图注规定方法 定义中提到的第一个规定值和第二个规定值通常分别为最后稳定值 见图 和 中的 的和规定方法

11、 通常是根据图 中所示的 点和 点来进行外推规定方法规定方法图 正向恢复时间恢复电荷在规定的积分时间内 二极管从规定的正向电流条件转换到规定的反向条件后 二极管中恢复的总电荷式中 电流通过零值的瞬间规定的积分时间见图注 该电荷由载流子储存和耗尽层电容两部分组成图 恢复电荷反向恢复电流上升时间从规定的正向电流瞬时转换到规定的反向电压之后 反向恢复时间起点与反向恢复电流上升到其峰值瞬间之间的时间间隔反向恢复电流下降时间从规定的正向电流瞬时转换到规定的反向电压之后 反向恢复电流到达峰值瞬间与反向恢复时间终点之间的时间间隔上升时间电荷在反向恢复电流上升时间内二极管恢复的那部分电荷下降时间电荷在反向恢复

12、电流下降时间内二极管恢复的那部分电荷文字符号概述一般规则应符合 第 篇的要求补充的通用下标除推荐 第 篇的通用下标外对整流二极管还推荐下列专用下标关于电流电压和功率同时见 第 篇的阳极阴极整流平均输出阈值关于电参数同时见 第 篇的斜率文字符号一览表推荐下列一览表中的文字符号 供整流二极管方面应用它们是按照通用规则进行汇编电压表名称和命名 文字符号 备 注正向直流电压正向峰值电压正向平均电压在规定 下反向直流电压反向工作峰值电压反向重复峰值电压 最高反向重复电压反向不重复峰值电压反向瞬态峰值电压击穿电压正向恢复电压正向恢复峰值电压图 整流二极管反向额定值表名称和命名 文字符号 备 注正向斜率电阻

13、阈值电压图电流表名称和命名 文字符号 备 注正向直流电流正向重复峰值电流正向过载电流正向 不重复 浪涌电流整流平均输出电流反向直流电流反向平均电流 在规定 下反向恢复电流图 整流二极管正向额定值功率表名称和命名 文字符号 备 注正向耗散功率反向耗散功率开通耗散功率开通平均耗散功率开通瞬态总耗散功率开通峰值耗散功率关断耗散功率关断平均耗散功率关断瞬态总耗散功率关断峰值耗散功率第 篇基本额定值和特性概述适用范围本篇给出的整流二极管标准包括雪崩整流二极管可控雪崩整流二极管快开关整流二极管额定方式应按环境额定或管壳额定器件规定整流二极管推荐温度本推荐标准中的许多额定值和特性需在 和另一个规定温度下引用

14、除非另有规定否则另一个规定温度应由制造厂从 温度推荐一览表中选取 此外还可以采用 和额定条件章中给出的额定值应在下列一个或几个热条件下确定环境额定的整流二极管自然对流在 及在一个更高的温度下 见 应规定冷却流体种类及其压力对于气体而言 空气压力至少应为 相当于最高海拔强迫循环温度应从温度推荐一览表中选取 见 应规定冷却流体的种类压力和流量管壳额定的整流二极管基准点温度应从温度推荐一览表中选取见注 基准点温度通常是管壳温度 对于小的整流二极管可以规定一个端子上的温度电压和电流的额定值 极限值下列额定值必须在为特定器件所规定的整个工作条件范围内都有效电压额定值反向不重复峰值电压反向正弦半波脉冲电压

15、的最大值 半波脉冲的脉冲宽度必须予以规定半波脉冲宽度应从下列值中选取反向重复峰值电压反向重复正弦半波电压的最大值 半波电压的脉冲宽度和重复频率必须予以规定半波脉冲宽度应从下列值中选取反向工作峰值电压工频重复反向正弦半波电压的最大值工频通常是 或 即半波脉冲宽度为 或反向直流电压 适用时最大值电流额定值正向平均电流表示单相半波电阻性负载条件下 电流的最大值与环境或管壳温度的关系曲线此外 还可以给出其它的电路条件曲线注 额定平均正向电流是假设不存在过载情况下给出的正向重复峰值电流 适用时 特别适用于快开关二极管表示在下列规定条件下 以重复频率为参量时正向重复峰值电流值与正弦半波电流持续时间的关系曲

16、线基准点温度反向电压衰减网络缓冲器 适用时图 给出一个实例并给出图 进行说明参量 重复频率图 正向重复峰值电流 与脉冲宽度 的关系曲线图正向过载电流此额定值适用时其值应通过规定最高等效结温和最大瞬态热阻抗给出 此外 过载电流额定值也可用曲线方式给出正向不重复浪涌电流此额定值应在对应于最高等效结温的初始条件下给出此外还可以给出对应于较低等效结温初始条件的曲线浪涌电流额定值应按下列时间间隔给出对于时间小于半周期 或 而大于 近似值 用下式来计算最大额定值这些额定值可用曲线 也可用规定的数值给出 假定不紧接着施加反向电压对于时间等于或大于半周期而小于 个周期 或 以曲线的形式给出最大额定浪涌电流与时

17、间的关系对于反向电压为最大反向重复峰值电压的 的情况 则应优先给出上述额定值 而对于反向电压为最大反向重复峰值电压的 或 的情况则可以给出补充额定值对于时间等于一个周期的情况则不施加反向电压正向直流电流最大值管壳非破坏峰值电流当适用时极限值管壳非破坏峰值电流应规定为在规定的起始管壳温度 最好为 条件下以规定的上升速率最好为 和脉冲宽度的三角波电流的最大值注 极限值管壳非破坏峰值电流对于大变流设备通常几个器件并联中使用的大电流整流二极管平均额定电流约为 或更大 是必须的 当器件阻断反向电压失败而导致管壳破裂和在熔断器动作之前会损坏设备的急剧上升的短路大电流此电流极限值的确定或验证需要大功率的试验

18、设备而且试验本身费用和试验中损坏的样品费用相当大 因此只有在上述危险确定存在时才进行验证管壳非破坏峰值电流的值主要取决于硅芯片上初始击穿的位置 而且如果击穿发生在硅片边缘附近通常该值最小频率额定值 极限值适用时 章中的电压额定值和电流额定值所要求的最高频率和 或最低频率耗散功率额定值极限值反向不重复浪涌耗散功率雪崩整流二极管和可控雪崩整流二极管的在最高等效结温下表示反向不重复 浪涌耗散功率与浪涌持续时间的额定关系曲线其波形应从第 篇 中选取反向重复峰值耗散功率可控雪崩整流二极管的在规定的环境温度或基准点温度下的最大值 见 的注波形应从第 篇 中选取反向平均耗散功率 可控雪崩整流二极管的在规定的

19、环境温度或基准点温度下的最大值 见下注注 这里的反向耗散功率额定值是假设正向耗散功率为零 如在应用中正向和反向功耗都发生时 则应根据器件制造厂的应用资料减少两者的额定值温度额定值 极限值冷却流体温度或基准点温度 环境额定或管壳额定的整流二极管最小值和最大值贮存温度最小值和最大值等效结温 适用时最大值电特性除非另有规定冷却流体温度或基准点温度均为正向特性 适用时在 温度和另一较高温度 最好等于最高等效结温下表示正向电压的瞬时值与正向电流瞬时值的关系曲线 电流应达到 所述的 额定正向平均电流对应的峰值正向电压 在热平衡条件下正向直流电压在额定正向直流电流下的最大值正向峰值电压 适用时在 倍额定正向

20、平均电流 的电流下的最大值注 可以取击穿电压 不重复使用时雪崩整流二极管的在反向特性的低动态阻抗区对于规定脉冲电流的最小值反向重复峰值电流在额定反向重复峰值电压下的最大值此外 适用时系指在最高有效结温下的最大值总耗散功率仅对管壳额定的整流二极管适用 在正弦反向峰值电压等于 额定反向重复峰值电压时 应对中所规定的每一种工作条件给出表示最大总耗散功率与正向平均电流的函数关系曲线单个正弦半波正向电流脉冲的最大总能量 适用时 特别适用于快开关二极管在下列规定条件下 表示最大正向峰值电流与以总能量正向恢复能量加上反向恢复能量 作为参量的正弦半波电流脉冲宽度的函数关系曲线反向电压衰减网络缓冲器 适用时图

21、给出一实例参量脉冲能量的单位为焦耳图 对于不同电流值和脉冲宽度的单个正弦半波正向电流脉冲的最大总能量恢复电荷 适用时 见图在下列规定条件下的最大值 或最大值和最小值正向电流 最好等于 的最大值正向电流的下降率反向电压 最好为 中规定的反向重复峰值电压的环境温度或基准点温度其值等于正向峰值电流出现时的最高温度图 恢复电荷 反向恢复峰值电流反向恢复时间 理想化的特性反向恢复峰值电流 适用时 见图在 的 规定条件下的最大值反向恢复时间 适用时 见图在 的 规定条件下的最大值正向恢复时间 适用时 见图在下列规定条件下的最大值等效结温正向峰值电流正向电流脉冲上升时间 即 的 之间的时间脉冲源的最小开路电

22、压 优选开始的电压最好为正向电压 最后稳定值的对于规定方法 结束的电压最好为 的对于规定方法 外推法 点和 点的电压分别优选 的 和反向电压 优选注 有关条件 和 见第 篇中的 定义稳态正向电压正向恢复时间图 正向恢复期间的电压波形热特性 适用时瞬态热阻抗表示最大瞬态热阻抗与时间的关系曲线时间是从稳态值降到 或更小或用数学关系式表示机械特性和其他资料见 第 篇的应用资料对于半导体整流二极管的串联或并联使用不仅有必要考虑稳态工作时的电压或电流的分配 而且还要考虑换向期间的载流子贮存效应稳态工作包括过载情况串联工作为了在串联连接中获得合适的电压分配 可采用下列一种或几种方法并联电阻分压器并联电容分

23、压器制造厂匹配好的反向特性多组变压器绕组 不适用于单相半波电路安装在一个公用散热器上以获得均热效果应向制造厂咨询详细的资料并联工作为了在并联连接中获得合适的电流分配可采用下列一种或几种方法制造厂匹配好的正向特性每只二极管串联附加电阻或电抗均流变压器或独立变压器绕组安装在一个公用散热器上以获得均热效果对于雪崩整流二极管 并联连接时的反向浪涌 不重复耗散功率未必增加应向制造厂咨询详细资料瞬态条件由于载流子贮存效应引起的瞬态过压由于载流子的贮存效应 以及电路中电感的存在 整流二极管在换向时电流将发生剧变这种电流剧变将产生振荡电压 此瞬态电压与施加电压叠加在一起往往会超过二极管反向电压额定值附加旁路电

24、容将使二极管的恢复时间延长 从而减少瞬态过载电压应向制造厂咨询详细资料串联连接二极管在换向时的电压分配串联连接的二极管由于反向恢复时间的差异 在换向时会导致不均等的电压分配 将串联回路的每只二极管各并联一只电容支路则可减少不均衡程度 可用 中所提及的电容器来达到此目的应向制造厂咨询详细资料第 篇测试方法电特性一般注意事项直流测试的一般注意事项对于半导体整流二极管正向特性的测量直流电源的质量并不重要只要峰到峰的纹波值小于即可对于反向特性的测量 电压源峰到峰的纹波值不应超过 并要特别注意确保不致因为任何电压瞬变而超过整流二极管的电压额定值交流测试的一般注意事项可在电源电路中接二极管以保护示波器内的

25、放大器免受无用半周脉冲的影响在测量小的反向电流时有必要采取适当的预防措施来避免干扰例如 采用屏蔽变压器并适当的接地 还应注意避免杂散电容此外应特别注意尽量降低残余电感 对大电流器件尤应如此温度条件对于下述所有的电特性测量都应规定温度条件 应在达到热平衡后进行测量测试环境条件采用说明原无此要求为便于操作 特指明其出处对测试环境条件的要求见 半导体分立器件机械和气候试验方法第 篇中 的规定测试仪表误差要求对测试仪表误差的要求见 半导体器件分立器件和集成电路第部分双极型晶体管中 的规定正向电压直流法目的在规定的条件下 用直流法测量整流二极管两端的正向电压电路图见图图 正向电压测试电路直流法电路说明和

26、要求为被测二极管为限流电阻器为可调直流电压源测量步骤将温度设置到规定值调节直流电压源使通过二极管的正向电流达到规定值从电压表上读得二极管两端的正向电压规定条件环境 管壳或基准点温度正向电流示波器法目的在规定的条件下 用示波器法测量整流二极管的正向电压瞬时值电路图见图图 正向电压测试电路 示波器法电路说明和要求为被测二极管为已校准的取样电阻器为低值电阻器为可调交流电压源注意事项应注意防止热造成的不稳定测量步骤将温度设置到规定值调节可调交流电压源 使被测二极管正向施加正弦半波电流在示波器上显示电压电流曲线规定条件环境 管壳或基准点温度正弦半波电流脉冲法目的在规定的条件下 用脉冲法测量整流二极管的正

27、向电压电路图见图图 正向电压测试电路脉冲法电路说明和要求为被测二极管为脉冲电压发生器为保护电阻器为已校准的电流取样电阻器脉冲发生器的脉冲宽度和重复频率的选择应使得测量期间被测管内部的发热可以忽略上述条件通常取脉冲宽度 就可以满足 对于大功率整流二极管取基本脉冲宽度为或更长的正弦脉冲可能更适合于建立载流子平衡测量步骤将脉冲发生器电压调节到零将温度设置到规定值增加脉冲发生器输出电压 使流过二极管的正向电流达到规定值 在示波器上测量正向电压可用峰值读数仪表代替示波器但必须是能在正向电流达到其峰值时 才测量正向峰值电压的仪表规定条件环境 管壳或基准点温度正向峰值电流正向平均电压目的在规定的条件下 测量

28、整流二极管的正向平均电压电路图见图图 正向平均电压测试电路电路说明和要求为被测二极管为可调高阻抗电流源以确保正弦半波正向电流流过被测二极管为平均值电流表为平均值电压表和 必须保证当被测二极管和 反偏时几乎全部偏置电压都加在 上测量步骤将温度设置到规定值调节交流电流源 使流过被测二极管的电流达到规定的平均值 在动圈式电压表上测得二极管的正向平均电压规定条件环境 管壳或基准点温度正向电流平均值雪崩整流二极管和可控雪崩整流二极管的击穿电压目的在规定的条件下 用脉冲法测量雪崩整流二极管或可控雪崩整流二极管的击穿电压电路图见图图 击穿电压测试电路脉冲法电路说明和要求为被测二极管为已校准的无感电阻器为脉冲

29、恒流源或正弦半波发生器脉冲恒流源的脉宽和占空比应使得二极管内部的发热可以忽略不计测量步骤将温度设置到规定值增加脉冲恒流源或正弦半波发生器的输出以获得规定的反向电流值在峰值读数仪表上读出击穿电压规定条件环境 管壳或基准点温度反向电流反向电流直流法目的在规定的反向电压下 用直流法测量整流二极管的反向电流电路图见图图 反向电流测试电路直流法电路说明和要求为被测二极管为限流电阻器为可调直流电压源测量步骤将温度设置到规定值调节直流电压源使被测二极管两端的电压 达到规定值从电流表上读得反向电流规定条件环境 管壳或基准点温度反向电压示波器法目的在规定的条件下 用示波器法测量整流二极管的反向电流瞬时值电路图见

30、图图 反向电流测试电路 示波器法电路说明和要求为低阻抗交流电压源为高阻抗交流电压源为被测二极管为已校准的取样电阻器为高阻值电阻器 使正反向电流值相等为低值电阻器根据使用电源的阻抗 分别采用图 或图 与图 的线路连接构成测试电路测量步骤将温度设置到规定值调节交流电压源使被测二极管两端的反向电压 达到规定值 在示波器上显示二极管的电压电流曲线规定条件环境 管壳或基准点温度反向电压反向峰值电流目的在规定的条件下 测量在反向重复峰值电压规定值下 整流二极管的反向峰值电流电路图见图图 反向峰值电流测试电路电路说明和要求为被测二极管和 为提供负半周通路的二极管这样使测量的仅仅是整流二极管的反向特性为交流电

31、压源为限流保护电阻器为已校准的电流读数电阻器测量步骤将温度设置到规定值调节交流电压源 使被测二极管两端的反向重复峰值电压达到规定值 在与 两端连接的示波器上测量通过整流二极管的反向峰值电流可以用峰值读数仪表代替示波器 但该仪表必须是在反向电压达到峰值时才可以测量反向峰值电流的仪表规定条件环境 管壳或基准点温度反向重复峰值电压交流电压源频率具有正向平均电流功耗时的反向峰值电流目的测量正向电流使整流二极管加热时的反向电流 试验电路采用如同耐久性试验的模拟电路电路图见图图 反向峰值电流测试电路电路说明和要求为向被测二极管提供反向半波电压的小电流高电压变压器为向被测二极管提供正向半波电流的大电流低电压

32、变压器为被测二极管为阻断被测二极管正向半波的二极管为 的平衡二极管为测量正向平均电流的电流表为适应测量仪器而设的已校准的分压器为已校准的电流取样电阻器为提供规定正向电流的可变电阻器为被测二极管正向导通的半周期间具有 导通角的电子开关或机电开关 开关断开时 流过开关的漏电流必须小于被测二极管的反向电流测量步骤调节 将正向电流调整到规定值按正确的相位连接变压器 的输出并调节输入电压以获得规定的峰值电压把冷却条件调整到规定的环境 管壳或基准点温度 在示波器或峰值读数仪表上观测反向电流规定条件环境 管壳或基准点温度正向平均电流反向峰值电压恢复电荷 和反向恢复时间正弦半波法目的在规定的条件下测量整流二极

33、管的恢复电荷 和反向恢复时间电路图和波形 见图 和图图 恢复电荷和反向恢复时间测试电路 正弦半波法图 通过二极管 的电流波形电路说明和要求为供给正向电流的电容器同时见为抑制高反向感应电压的电容器为被测二极管为反向并联二极管为电压源为调节正向电流变化率 和脉冲宽度 的电感器为测量仪器 例如 示波器为抑制 充电的电阻器为抑制高反向感应电压的电阻器为已校准的电流读数无感电阻器为电子开关 例如 闸流管测量步骤触发闸流管 通过调节电压源 使通过二极管 的正向峰值电流 达到规定值 脉冲宽度正向电流变化率 和 两端的电压 应与规定的条件一致测出的恢复电荷为式中 电流通过零值的瞬间规定的积分时间最好等于 的最

34、大规定值反向恢复时间 的测量为电流通过零值的瞬时值 与由于 值的减小 经过 和 两点的直线与零电流轴相交所确定的瞬时值之间的时间间隔规定条件环境温度或管壳温度正向峰值电流两端的电压正向电流的脉冲宽度正向电流的变化率 见注积分时间注 正向电流变化率是在零点两侧电流 和 之间测量的见图矩形波法目的在规定的条件下测量整流二极管的恢复电荷 和反向恢复时间电路图和波形 见图 和图图 恢复电荷和反向恢复时间测试电路矩形波法图 通过二极管 的电流波形电路说明和要求为供给反向恢复电流的电容器为抑制高反向感应电压的电容器为被测二极管为反向并联二极管为电压源为阻断反向电压的电感器所选的 值比 小得多为调节正向电流

35、变化率 的电感器为测量仪器例如示波器为正向电流限流电阻器为抑制高反向感应电压的电阻器为已校准的电流读数无感电阻器和 为电子开关 例如 闸流管测量步骤触发闸流管 通过调节电压源 给出 触发前正向电流 的规定值在脉冲宽度 之后触发 通过外加一个反向电压 使二极管电流反向用与电容器相联的反向电压 和感应线圈 使正向电流变化率调至规定值测得的恢复电荷为式中 电流通过零时的瞬间规定的积分时间最好等于 的最大规定值反向恢复时间 的测量为电流通过零时的瞬时值 与由于 值的减小经过 和 两点的直线与零电流轴相交所确定的瞬时值之间的时间间隔规定的条件环境温度或管壳温度正向电流 触发前的反向电压正向电流的脉冲宽度

36、正向电流的变化率 见注积分时间注 正向电流变化率是在零点两侧电流 和 之间测量的见图正向恢复时间 和正向恢复峰值电压目的测量整流二极管的正向恢复时间 和正向恢复峰值电压电路图和测试波形见图 和图图 正向恢复时间和正向恢复峰值电压测试电路电流波形图 电流和电压波形电压波形图 完电路说明和要求为被测二极管为脉冲电流发生器 其电压开路输出电压为 最小或 倍的 取较大者为已校准的无感电阻器为电子开关 除了在电流脉冲和整个脉冲宽度开始前一个周期外 均关闭和 为示波器或其他监测仪器脉冲宽度应足够长以使正向电压达到稳定值脉冲宽度和脉冲电流发生器的工作周期应使得二极管的内部热量可忽略不计测量步骤将温度设置到规

37、定值通过仪表 监测电流波形 将脉冲电流源调到规定的上升时间 和正向电流将反向电压 调到规定值 并适当设置开关正向恢复峰值电压 和正向恢复时间 的测量是按规范中规定的方法在 上监测二极管两端的电压波形规定条件环境温度或管壳温度正向峰值电流电流脉冲上升时间 在 的 和 之间除非另有规定方法 规定正向恢复时间开始和结束的电压 分别为 的 和方法 点和 点的电压为 的百分比反向电压热测量基准点温度对于制造厂已经为热测量钻了孔的器件 管壳温度用插入该孔内的热偶测量 热偶截面的直径不应大于 热偶小球最好用电焊法而不用锡焊或绞扭法形成 小球插入孔内后 轻轻敲击孔边金属将热偶小球盖住对于其他器件基准点温度用热

38、容量可以忽略的温度敏感元件来测量用粘合焊接夹紧或卡住等方法使热敏元件与器件管壳可靠贴紧 保证热阻可以忽略不计热阻和瞬态热阻抗引言热阻和瞬态热阻抗的测量是基于应用一个热敏参数来显示等效结温 常采用在额定电流很小百分比的情况下整流二极管的正向电压作为热敏参数这种方法的精度没有规定 但在下面所述的测试时应给予足够的注意热阻目的测量整流二极管结到基准点最好在管壳上 之间的热阻测量方法的原理在两次不同的耗散功率 和 以及导致两次结温相同的冷却条件下测量器件两次的基准点温度 和 两次结温是否相同可用在基准电流下的正向电压来验证基本电路图见图图 热阻的测试电路电路说明和要求为被测二极管为在结产生耗散功率 的

39、负载电流可以是直流电流 也可以是交流电流为在负载电流 周期性切断的短时间内 做为监测用的基准直流电流为指示负载电流 在结中产生的耗散功率 的瓦特表 对于交流法 测量的是被测器件的平均耗散功率为周期性切断负载电流的电子开关 对于直流法 对于交流法开关 不一定使用为负载电流切断时外于闭合状态的电子开关为零示法电压表注意事项当从负载电流 转换到基准电流 时 由于器件多余载流子的存在而出现瞬态电压如果被测器件的管壳包含铁磁性材料 则会产生附加的瞬态电压因此这些瞬态效应消失之前不应闭合注 上述 项中所列的负载电流 可以为零则耗散功率 也是零这时等效结温等于基准点温度测量步骤将被测器件紧固在保持某一固定温

40、度的散热器上把热偶固定在基准点上 以测量被测器件的温度 测试按以下两步进行使散热器维持在一个较高的温度上 施加一小的负载电流 则在结中产生耗散功率 达到热平衡后调整零示法电压表 处于零点平衡状态记录基准点温度使散热器维持在一个较低的温度上增大负载电流 直至功率 使结温上升到与步骤 时的温度相同 这可由零示法电压表 的零平衡来显示记录基准点温度热阻 可用下式计算瞬态热阻抗目的测量整流二极管结到基准点最好在管壳上 之间的瞬态热阻抗测量方法的原理对器件施加加热电流并待其达到热平衡后记录器件中功率的耗散 随即切断加热电流并以时间为函数记录基准电流下的正向电压和基准点温度然后用在相同基准电流下得到的校准

41、曲线计算随时间变化的等效结温基本电路图见图图 瞬态热阻抗的测试电路电路说明和要求为被测二极管为在结产生耗散功率 的负载电流为基准直流电流为切断负载电流 的开关为指示由负载电流 在结中产生的耗散功率 的瓦特表为记录装置 如示波器 用于记录由于 产生的正向电压随时间的变化测量步骤测量由基准电流 产生的正向电压与由外部加热 例如用油槽 改变器件温度而变化的等效结温之间的函数关系绘制出校准曲线将被测器件紧固在保持某一固定温度的散热器上 把热偶固定在基准点上以测量被测器件的基准点温度 施加加热电流 使被测器件产生耗散功率 直到建立热平衡为止断开开关 切断加热电流 用记录设备 记录由基准电流 产生的正向电

42、压随冷却时间变化的关系记录该期间的基准点温度用校准曲线 将记录的正向电压曲线转换成等效结温 则瞬态热阻抗 用下式计算式中 为开关 断开时 的温度为在时间 的温度额定值 极限值验证正向不重复浪涌电流目的在规定条件下验证整流二极管正向 不重复 浪涌电流额定值电路图见图图 验证正向不重复浪涌电流额定值的电路电路说明和要求为峰值读数仪表 例如 电流表或示波器为被试二极管为阻断由变压器 提供正向电压的二极管为调节浪涌电流的电阻器 若电路中接有 时 其值应大于二极管 的正向电阻 见下面注解为保护电阻器此电阻应尽可能小为机电开关或电子开关 在正向 浪涌半周工作期间 其导通角应接近于为通过开关 向被试管提供正

43、向浪涌 半周的低压大电流变压器 其电流波形基本上是宽度约为 的正弦半波 其重复频率约为每秒 个脉冲为通过二极管 向被试管提供反向半波的高压小电流变压器若该变压器由一个单独电源馈电 则其相位必须与加在 上的电源一致其电压波形基本上应为一正弦半波为峰值读数仪表 例如 电压表或示波器注 如需改进电路则可在 与 点之间接入一个由二极管 与开关 串联的支路或者接入一个由电阻 与开关 串联的支路这些电路是非强制性的为平衡电流的二极管 具有和被试二极管大致相同的正向电阻值如果用电阻 则 的电阻值亦应与被试二极管的正向电阻值相同为机电或电子开关 在变压器 的反向半周期间具有约 的导通角试验步骤将电压源与电流源

44、调至零整流二极管按其极性标志插入试验管座 并检查其温度条件用峰值读数仪表 测量将反向峰值电压调节到规定值调节 将由峰值读数仪表 上测得的正向浪涌电流调至规定值按规定的浪涌次数对被试整流二极管施加正向浪涌电流根据试验后的测量来验证整流二极管承受正向浪涌电流额定值的能力规定条件环境 管壳或基准点温度反向峰值电压正向不重复浪涌电流反向电压源的最大阻抗每次浪涌的周波数 浪涌次数和重复率试验后的测量极限值反向不重复峰值电压目的在规定的条件下 验证整流二极管的反向不重复峰值电压额定值电路图见图图 验证反向不重复峰值电压额定值的电路电路说明和要求为提供半波通路的二极管 仅用来测量被试二极管的反向特性为被试二

45、极管为交流电压源为机电开关或电子开关 导通角约为 向被试二极管施加反向半周期电源电压为峰值读数仪表试验步骤偏置条件为零时 把被试整流二极管插入试验管座断开开关 并提高交流电压到反向不重复峰值电压的额定值检查规定的温度条件接通开关 导通角近似 将规定的反向不重复峰值电压加到被试二极管根据试验后的测量来验证整流二极管承受反向不重复峰值电压额定值的能力规定条件环境 管壳或基准点温度反向不重复峰值电压半周脉冲宽度脉冲次数和重复率注 重复率应保证前一个脉冲的热效应在下一个脉冲到达之前已完全消失试验后的测量极限值雪崩和可控雪崩整流二极管的反向峰值功率 重复或不重复的目的在规定的条件下 验证雪崩和可控雪崩整

46、流二极管的反向峰值功率额定值下述的是三种试验方法三角脉冲波法正弦波脉冲法矩形波脉冲法电路说明和要求方法 三角波脉冲法见图图 验证雪崩和可控雪崩整流二极管的反向峰值功率额定值的电路 三角波脉冲法为被试二极管为可调交流电压源为整流二极管为限流电阻器为调节脉冲宽度的可变电容器为调节反向开路峰值电压的可变无感电阻器 见为隔流二极管 需要时为使电容器 放电的机电开关或电子开关 例如 火花放电器或闸流管为电流读数无感电阻器为测量反向开路峰值电压的仪器例如 示波器 见为测量反向电流脉冲宽度的仪器例如 示波器和 可以合并 例如 双踪示波器反向电流脉冲见图规定的脉冲宽度图 反向电流波形方法 正弦波脉冲法 见图图

47、 验证雪崩和可控雪崩整流二极管反向峰值功率额定值的电路 正弦波脉冲法为被试二极管为可调交流电压源为整流二极管为限流电阻器为调节脉冲宽度的可变电容器为调节反向开路峰值电压的可变无感电阻器 见为使电容器 向变压器 的初级线圈放电的机电开关或电子开关 例如 火花放电器或闸流管为高压变压器为防止 饱和的预磁化源或其他适当装置为隔流二极管 需要时为电流读数元感电阻器为测量反向开路峰值电压的仪器例如 示波器 见为测量反向电流脉冲宽度的仪器例如 示波器和 可以合并 例如 双踪示波器反向电流脉冲见图规定的脉冲宽度图 反向电流波形方法 矩形波脉冲法 见图图 验证雪崩和可控雪崩整流二极管反向峰值功率额定值的电路

48、矩形波脉冲法为被试二极管为能提供单个或多个矩形脉冲电压的可调脉冲发生器为电流读数无感电阻器调节反向开路峰值电压的可变无感电阻器 见为测量反向开路峰值电压的仪器例如 示波器 见为测量反向电流脉冲宽度的仪器例如 示波器和 可以合并 例如 双踪示波器反向电流脉冲见图规定的 脉冲幅度上的平均脉冲宽度图 反向电流波形起始调节步骤 适用于三种方法的值 包括方法 中电压源 的阻抗由下式确定式中 的上限的下限用于验证 时为用于验证 时为当夹具上无二极管时 电压源 产生的脉冲电压一直上升直到 上测得的反向开路峰值电压值等于 从而确保在 和 之间的任何反向电压的反向功率都低于额定值或最大等于额定值 见图然后关闭脉

49、冲发生器 但保持设置值图 验证 反向功率与击穿电压的关系曲线测量步骤 适用于三种方法根据二极管的极性标志将其插入测试夹具中将温度设置在规定值施加规定的脉冲序列根据通过试验后的测量来验证二极管承受反向峰值功率额定值的能力规定条件适用于三种方法使用的试验方法 或环境温度或管壳温度 或反向峰值功率额定值 重复的 或不重复的验证 反向电流脉冲宽度验证每个脉冲宽度占空比脉冲次数试验后的测量极限值仅适用于方法反向电流的最小上升变化率管壳非破坏峰值电流目的在规定条件下验证整流二极管的管壳非破坏峰值电流额定值电路图和试验电流波形 见图 和图图 验证管壳非破坏峰值电流额定值的电路图 通过被试器件的反向电流 波形电路说明和要求为具有适当短路能力的交流系统为能在规定的线电压周期瞬间工作的大功率机电开关或电子开关为代替 的任选保险 见测试步骤为可变电感器为大功率变压器为已校准的电流读数无感电阻器为被试的整流二极管或闸流管试前处理和初始测量试验前 应先用小功率高压