小信號二極管也可用作低功率，低電流（小于1安培）整流器或應(yīng)用中的整流器，但小信號二極管的PN結(jié)涉及較大的正向偏置電流或較高的反向偏置阻斷電壓。最終會過熱和熔化，因此使用更強(qiáng)大的功率二極管。
功率半導(dǎo)體二極管，簡稱為功率二極管，與其較小的信號二極管相比具有更大的PN結(jié)面積，從而實(shí)現(xiàn)高達(dá)數(shù)百安培（KA）的高正向電流能力和高達(dá)數(shù)百安培的反向阻斷電壓到幾千伏（KV）。
由于功率二極管具有較大的PN結(jié)，因此不適用于1MHz以上的高頻應(yīng)用，但可提供特殊且昂貴的高頻，高電流二極管。對于高頻整流器應(yīng)用，通常使用肖特基二極管，因?yàn)樗鼈兊姆聪蚧謴?fù)時(shí)間短，并且在正向偏置條件下具有低壓降。
功率二極管提供不受控制的電源整流，用于電池充電和直流電源以及交流整流器和逆變器等應(yīng)用。由于它們的高電流和電壓特性，它們還可以用作續(xù)流二極管和緩沖網(wǎng)絡(luò)。
功率二極管設(shè)計(jì)為具有歐姆分?jǐn)?shù)的正向“導(dǎo)通”電阻，而其反向阻斷電阻在兆歐范圍內(nèi)。一些較大功率的功率二極管設(shè)計(jì)為“螺柱安裝”在散熱器上，將其熱阻降低到0.1到1 ℃/ Watt之間。
如果在功率二極管上施加交流電壓，則在正半周期期間，二極管將傳導(dǎo)通過電流，并且在負(fù)半周期期間，二極管將不會阻擋電流。然后，通過功率二極管的傳導(dǎo)僅在正半周期期間發(fā)生，因此是單向的，即如圖所示的DC。
功率二極管整流器工作原理
功率二極管整流器電路圖
功率二極管可以如上單獨(dú)使用或連接在一起以產(chǎn)生各種整流器電路，例如“半波”，“全波”或“橋式整流器”。每種類型的整流器電路可以被分類為不受控制的，半控制的或完全受控的，其中不受控制的整流器僅使用功率二極管，完全可控的整流器使用晶閘管（SCR），半控整流器是二極管和晶閘管的混合。
用于基本電子應(yīng)用的最常用的單獨(dú)功率二極管是通用型1N400x系列玻璃鈍化型整流二極管，其標(biāo)準(zhǔn)額定值為1.0安培的連續(xù)正向整流電流，反向阻斷電壓額定值為1N4001的50v至1N4007的1000v小型1N4007GP是最受歡迎的通用電源電壓整流。
半波整流
整流器是其轉(zhuǎn)換電路交流（AC）輸入功率轉(zhuǎn)換成一個(gè)直流（DC）輸出功率。輸入電源可以是單相或多相電源，所有整流電路中最簡單的是半波整流器。
半波整流電路中的功率二極管僅通過交流電源的每個(gè)完整正弦波的一半，以便將其轉(zhuǎn)換為直流電源。然后這種類型的電路稱為“半波”整流器，因?yàn)樗煌ㄟ^輸入交流電源的一半，如下圖所示。
半波整流電路
半波整流電路圖
在AC正弦波的每個(gè)“正”半周期期間，二極管正向偏置，因?yàn)殛枠O相對于陰極是正的，導(dǎo)致電流流過二極管。
由于直流負(fù)載是電阻性的（電阻器，R），因此流入負(fù)載電阻的電流與電壓（歐姆定律）成正比，因此負(fù)載電阻兩端的電壓將與電源電壓Vs相同（減去Vƒ），即負(fù)載兩端的“DC”電壓為正弦波的第一個(gè)半周期只所以成為Vout = Vs的。
在AC正弦輸入波形的每個(gè)“負(fù)”半周期期間，二極管反向偏置，因?yàn)殛枠O相對于陰極是負(fù)的。因此，沒有電流流過二極管或電路。然后在電源的負(fù)半周期中，沒有電流流過負(fù)載電阻，因?yàn)闆]有電壓出現(xiàn)在其上，因此，Vout = 0。
電路的直流側(cè)的電流在一個(gè)方向上流動，只使電路單向。由于負(fù)載電阻從二極管接收波形的正半部分，零伏特，波形的正半部分，零伏特等，該不規(guī)則電壓的值將等于0.318 * Vmax的等效直流電壓。輸入正弦波形的輸入或輸入正弦波形的0.45 * Vrms。
然后如下計(jì)算負(fù)載電阻兩端的等效DC電壓V DC。
半波整流波形圖
整流直流電壓方程
V DC和電流I DC，流經(jīng)連接到240 Vrms單相半波整流器的100Ω電阻，如上所示。還計(jì)算負(fù)載消耗的直流功率。
功率二極管電流方程
在整流過程中，所得到的輸出DC電壓和電流因此在每個(gè)循環(huán)期間都是“ON”和“OFF”。由于負(fù)載電阻兩端的電壓僅在周期的正半周期間（輸入波形的50％）存在，因此導(dǎo)致向負(fù)載提供低平均DC值。
在“ON”和“OFF”條件之間整流輸出波形的變化產(chǎn)生具有大量“紋波”的波形，這是不希望的特征。產(chǎn)生的DC紋波的頻率等于AC電源頻率的頻率。
通常在對交流電壓進(jìn)行整流時(shí)，我們希望產(chǎn)生“穩(wěn)定”且連續(xù)的直流電壓，不受任何電壓變化或波動的影響。一種方法是在輸出電壓端子上與負(fù)載電阻并聯(lián)連接一個(gè)大值電容，如下所示。這種類型的電容器通常稱為“儲存器”或平滑電容器。
具有平滑電容器的半波整流器
帶有平滑電容器的功率二極管電路圖
當(dāng)整流用于從交流（AC）電源提供直流電壓（DC）電源時(shí)，可以通過使用更大值的電容器來進(jìn)一步減少紋波電壓的量，但是對于平滑類型的成本和尺寸都存在限制使用電容器。
對于給定的電容值，較大的負(fù)載電流（較小的負(fù)載電阻）將使電容器更快地放電（RC時(shí)間常數(shù)），從而增加所獲得的紋波。那么對于使用功率二極管的單相半波整流電路來說，僅通過電容器平滑來嘗試降低紋波電壓是不太實(shí)際的。在這種情況下，使用“全波整流”代替更為實(shí)際。
實(shí)際上，半波整流器最常用于低功率應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兊闹饕秉c(diǎn)是：輸出幅度小于輸入幅度，在負(fù)半周期內(nèi)沒有輸出，因此浪費(fèi)了一半的功率，輸出是脈沖DC，導(dǎo)致紋波過大。
為了克服這些缺點(diǎn)，許多功率二極管連接在一起以產(chǎn)生全波整流器，我們在下一篇文章再來討論。
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