整流硅堆具有體積小、重量輕、機械強度高、使用簡便和無輻射等優(yōu)點,普遍用于直流高壓設(shè)備中作為基本的整流元件。實際上一個硅堆常由數(shù)個至數(shù)十個硅整流二極管串聯(lián)封裝而成。具有單向?qū)щ娦缘墓瓒O管的正反向伏安特性下圖所示,由下圖可知當(dāng)二極管上外加正向電壓Uf很小時正向電流很小,但當(dāng)Uf大于某一值UF后正向電流If,則隨Uf的增大而迅速增大,通常稱UF為“死角電壓”,對于高壓硅整流二極管UF約為0.4 V~0.6 V。又當(dāng)外加反壓Ur于二極管時則二極管呈現(xiàn)很大阻抗,其反向電流Ir很小(約幾微安),并隨反壓增加而稍有增長,但當(dāng)反壓超過某一值UR后Ir則急劇增,則UR稱為擊穿電壓,高壓硅整流二極管的UR可達數(shù)千伏至上萬伏。
使用注意事項
使用整流硅堆時還應(yīng)掌握它的過載特性,一般硅堆的正向損壞是由于二極管PN結(jié)的熱擊穿造成的,根據(jù)大功率硅整流元件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,PN結(jié)的高允許工作溫度為140℃
因此在正常工作時結(jié)溫必須低于140℃,不然會引起硅堆特性變壞和加速封裝硅堆的絕緣介質(zhì)的老化,從而影響硅堆使用壽命。為了在正常工作狀態(tài)下保證PN結(jié)的溫度不超過允許溫度,必須注意以下幾點:
1.所用硅堆的額定正向整流電流峰值,應(yīng)不小于其在正常實際工作狀態(tài)中的電流大值。特別是對一些正常工作狀態(tài)下負載側(cè)經(jīng)常發(fā)生閃絡(luò)或擊穿的直流高壓設(shè)備(例如靜電除塵器中)的硅堆,If值應(yīng)適當(dāng)選大一些。此外所規(guī)定的額定整流電流值If,一般是指在自然對流冷卻下的允許使用值,如果采用油冷,則整流電流大約可提高一倍。
2.根據(jù)高壓硅堆的頻率特性可分工頻高壓硅堆(用2DL表示)和高頻高壓硅堆(用2DGL表示)。工頻高壓硅堆所整流的電流頻率應(yīng)在3 kHz以下,高頻高壓硅堆所整流的電流頻率可在3 kHz以上。對于高頻電壓的整流應(yīng)使用相應(yīng)的高頻高壓硅堆。
3.高壓硅堆所標(biāo)稱的額定整流電流值是指在使用環(huán)境溫度為室溫時的平均整流電流值。如在較高的環(huán)境溫度下工作時,所允許的整流電流值應(yīng)相應(yīng)地減小。下圖為環(huán)境溫度與被允許的平均整流電流百分比的關(guān)系曲線。