怎样以万用表鉴别高频二极管(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上怎样以万用表鉴别高频二极管索杨军2001年11月26日高频二极管包括快恢复管、超快恢复管以及非PN结的肖特基势垒管，等等。目前市售品的质量参差不齐，甚至有以假乱真之势。要确保修理的安全，必须鉴别其优劣与真伪，为此笔者进行了尝试。要理解并掌握该方法，首先得了解相关知识。一、为何有高低频之分1.二极管的电容特性：当二极管的外加电压变化时，其内部存储的“空间电荷”和“载流子”也会随之变化，该变化发生在以下两个区域。一是耗尽区。正偏时外电场削弱了内电场，载流子被拉入耗尽区，中和了部分正负离子，耗尽区变薄，存储的空间电荷减少；反偏时外电场增强了内电场，载流子被推离耗尽区，分离出

2、一些正负离子，耗尽区变厚，存储的空间电荷增多。空间电荷随偏置电压变化，这种效应相当于电容器，称为“势垒电容”，用Ct表示。二是扩散区。当二极管有正向电流流动时，P区的多子空穴会穿过耗尽区，进入并积累在N区形成少子，这些空穴经过一定的寿命时间后都将与N区的电子复合而消失，不停地扩散不停地复合，设某个瞬间积累在N区的空穴电量为Qp；同样，N区的多子电子也会穿过耗尽区，进入并积累在P区形成少子，这些电子经过一定的寿命时间后都将与P区的空穴复合而消失，不停地扩散不停地复合，设同一瞬间积累在P区的电子电量为Qn。Qp与Qn的总量称为“存储电荷”。稳态时二极管的正偏电压越高，正向电流越大，“存储电荷”越多

3、；零偏时规定“存储电荷”是0。“存储电荷”随偏置电压变化，这种效应也相当于电容器，称为“扩散电容”，用Cd表示。注意：很多教材中认为反偏时不存在“扩散电容”，这是极其错误的。实际上反偏时P区、N区彼此扩散到对方的少子比零偏时更少，于是可以认为反偏时的“存储电荷”是“负数”，比0还小。换句话说，反偏时“扩散电容”被反向充上了电。事实上在稳态下，正偏时的正向电流=正向“存储电荷”/寿命时间，类似的也应该有：反偏时的反向漏电流=反向“存储电荷”/寿命时间。再退一步讲，即使“扩散电容”上的电荷没有变化，也不能认为电容不存在，最起码电容的极板还在，介质还在。正因为二极管有电容特性，其等效电路如图1所示。

4、图中D为理想二极管；Rd为PN结电阻，即耗尽区的电阻；Rs为PN结以外的体电阻，即扩散区的电阻。必须注意：Ct、Cd、Rd、Rs都不是常量，而与二极管的工作状态（如电压极性、电压高低、电流大小、温度高低等）有关，从深截止一直到深导通，Ct、Cd越来越大，Rd、Rs却越来越小。二极管导通时，“扩散电容”起主要作用，“势垒电容”远小于“扩散电容”，可忽略不计；截止时刚好相反。下面的分析只考虑起主要作用的电容，多指“扩散电容”。2.二极管的开关特性：由于“势垒电容”和“扩散电容”的存在，二极管的状态不能突变，而需要一个充放电过程。二极管在偏置电压突变时的瞬态特性，就和这个过程有关。当二极管由截止向导

5、通过渡时，首先要给“扩散电容”充电。在电容两端的电压尚未使理想二极管D导通时，会出现两种极端情况。一是充电电流很小时，实际二极管AB两端电压是由零缓慢升至D的导通电压（锗管约0.3V，硅管约0.6V）。二是充电电流很大时，实际二极管AB两端电压先阶跃升至520V的高压，再缓慢降至D的导通电压，于是这一期间的热耗散很大，之所以瞬间电压这样高？主要原因是D未导通时，扩散区的“存储电荷”极少，导致体电阻Rs极大。以上是正向恢复特性，彩电的整流管因电流输出较大，多出现第二种极端情况。二极管的电容越小，正向恢复时间（tfr）越短，即“开”的速度越快，正向恢复损耗也就越小。当二极管由导通向截止过渡时，首先

6、要对“扩散电容”放电。放电瞬间要通过相当大的反向电流，在这期间因反偏电压最终升至极高，故热耗散极大，只有在“扩散电容”上的“存储电荷”泄放到0时，二极管才真正截止，反向电流才降至微小的漏电流。放电时的反向电流破坏了二极管的单向导电性，作为彩电的整流管，会反向抽走滤波电容上储存的电荷，严重降低了开关电源的效率，相当于几倍的损耗。以上是反向恢复特性。二极管的电容越小，反向恢复时间（trr）越短，即“关”的速度越快，反向恢复损耗也就越小。应用于高频电路，若恢复时间过长，接近一个工作周期，必将导致二极管不能彻底导通或截止，而甚至等效为一个电容。彩电的开关电源和行扫描频率较高，所以其整流管和行阻尼管必须

7、选用电容小的二极管，即高频二极管，反向恢复时间不得大于1S，优质二极管可降到几百甚至几十nS。二、业余鉴别方法不管用什么先进仪器，在低频、微电流的静态条件下，是无法测量二极管的高频性能的，因此只有将管子置于其实际的或类似的动态条件下，才能使高频性能显露出来，从而保证测量的准确有效，同时又必须注意安全，避免殃及其它电路。二极管的正向电流参数越大，管芯的横截面积越大，即电容的极板面积越大，而电容量跟极板面积成正比，因此鉴别高频性能时，应选择正向电流相等或相近的管子作为参照。例如要鉴别一个1.5A的主电压整流管，可选用正品RGP15K作高频参照，确有必要时再选用正品1N4007作低频参照。参照管测量

8、结果待测管正品RGP15K正品1N4007优良高频管两管电压均低于110V，电压较高的性能较好参照管两端电压几乎为0，待测管两端电压为110V残次高频管参照管两端电压为110V，待测管两端电压几乎为0假冒高频管参照管两端电压低于或等于110V，待测管两端电压低于110V。注意：此项测量不宜长时间进行，以防烧管表1 模拟表选用MF368，数字表也可测量如要更换21寸彩电的主电压（假设为110V）整流管，可将待测管与参照管串联于需要更换的电路中，用指针万用表测量各管两端的电压即可鉴别。注意：直流挡须用红笔接二极管负极，黑笔接二极管正极，测量结果见表1。交流挡正测与直流挡的接法相同，测量值大于直流挡

9、的2倍；反测与直流挡的接法相反，测量值很小甚至为0。交流挡可作为辅助测量。若一时找不到合适的高频参照管，可以用原机上的其它电流相近的整流管代替，和待测管串联于该整流管电路中鉴别。三、鉴别方法的可行性分析先观察高频参照管与假冒高频管的电压波形图2，可以很清楚地看出，假冒高频管始终没能转入截止。这是为什么呢？在正向恢复期间，高频管的热耗散可以忽略，认为其电容是0，简易等效电路如图3。低频管要给“扩散电容”充电，因电容太大，始终未能充满“存储电荷”，导致体电阻Rs降不到最小，平均压降竟接近1V；高频管平均压降仅0.5V。在反向恢复期间，两管都要对“扩散电容”放电，简易等效电路如图4。当高频管的小电容

10、放电完毕后，已经转为截止状态，而此时低频管的大电容上的电荷还未放尽，即“扩散电容”上还有大多数的“存储电荷”，导致低频管上的电压极性仍保持正极较高，对负极仍有0.6V的电压。这就是假冒高频管始终不能转入截止的原因。截止后的高频管反向漏电阻近似无穷大，未截止的低频管反向电阻相比之下非常小，由串联分压定理得知，280V的反压当然会几乎全部加在高频管两端，实际上是“势垒电容”充上了280V的高压。从波形图2可以很清楚地看出，假冒高频管正极电压始终高于负极，因此万用表直流挡的测量值应是0.8V，而不是严格的0V。至于高频参照管的直流挡测量值为何是110V也不难理解，因假冒高频管始终导通，其电阻忽略不计

11、，于是可将图3和图4电路变换为图5。开关变压器绕组做直流分析时是短路的，高频参照管与负载“直流并联”，其直流电压当然是110V了。注意：变压器绕组两端有交流电压，极个别万用表的直流挡会受到干扰，其显示值一般比110V高，若用这类表测量行管集电极电压，显示值也不等于主电压。另外，交流挡正测的值为何大于直流挡的2倍，反测的值为何很小？读者也很容易自行分析，主要原因是指针万用表交流挡内部大多采用了半波整流，仅仅对红表笔输入的正脉冲才判断有效。如果黑表笔输入了正脉冲，它也不会顾及而增加显示值；即使黑表笔没有输入正脉冲，它也不会计较而减少显示值。当两管的高频性能相近时，为何各自的直流挡测量值远低于110

12、V，即使将两管的测量值相加也不等于110V？这是因为两管截止时的反向漏电阻都几乎是无穷大，你用表测量哪个管子，表的有限内阻就会并联在这个管子上，导致该管分得的电压大幅度降低，于是用低内阻表是无法读到它的真实电压的，但可以通过列出方程组求解，从而得知各管的真实电压。不论什么假冒高频管与高频参照管串联，电流大小始终相等，这就严格限制了假冒高频管的恢复损耗。在反向恢复期间，假冒高频管比高频参照管分得的电压低得多，故反向恢复损耗远小于高频参照管；在正向恢复期间，假冒高频管并非从深截止到深导通，而是由起始浅导通向导通过渡，正向恢复损耗当然小。假冒高频管甚至比高频参照管更安全，不会烧坏。总结二极管的高频性能参数深奥莫测，但仍然能以万用表巧妙鉴别，该方法简单、方便、准确、安全，当然也可以灵活运用，用它来比较低频管之间、正向电流悬殊的管子之间在相同电流下的的高频性能。注：本文的第二部分约在2002年发表于家电维修并获得一等奖。专心-专注-专业