(完整版)二极管的选择
用好功率二极管
众所周知，二极管是电子电路不可或缺的重要器件，功率二极管更是功率电路能否高效、高性能、高可靠工作的重要决定因素。有人对开关电源各器件的损耗作过分析统计，发现功率二极管的功耗在总损耗中占的比例相当大。在一个1KW的高频（200KHZ）低压（5V）输出的开关电源中，效率70％，而功率二极管的损耗却有160W，也就是说，二极管的损耗达到了总损耗的50％以上，因此，降低二极管的损耗往往能显著提高电源效率。开关电源等功率变换电路的性能指标也常常与所用的功率二极管十分有关，不合适的二极管参数不仅会降低电源指标，有时还会严重影响电源可靠性。因此，在功率电子产品的设计中，选好、用好二极管是十分重要的。
要使用好二极管，首先得对二极管有一定了解。还得弄清二极管在电路各种位置中的作用、工作状态、电压、电流的应力情况。这样才能有的放矢地选择，合理地使用。本文想先简单介绍二极管的基本特性及主要参数，再从典型功率电路中二极管的各种使用场合，分析它们的工作状态，提出选用的依据、原则。希望能对功率电路设计师们在选用功率二极管有所帮助。
第一章. 二极管的基本特性及主要参数
一.静态特性
二极管的静态伏安特性曲
部分：
1.正向特性
二极管两端加上正向电压
就产生正向电流。但是当这个
压比较小时，由于外部电场不
以克服内部电场对载流子扩
运动所造成的阻力，因此，这
的正向电流仍然很小，二极管
现的电阻较大。随着两端电压
升高，内部电场被大大削弱
极管的电阻变得很小，电流很
增长。
这里，有两个二极管的重要
态参数，正向压降VF ，正向直流电流IF 。二极管規格书中的相关指标为最大正向电压VFM ，正向平均整流电流IAV 。
2．反向特性
外加反向电压时，由于在P 型半导体还存在着少数自由电子，在N 型半导体中也还存在着少数空穴，这些少数载流子在反向电压作用下很容易通过PN 结，形成反向电流。在外加反向电压一定范围内，反向电流基本不随反向电压变化，图中IR 表示的就是反向电流，VR 表示所加的反向电压，二极管规格书中的IRM 表示的就是最大反向漏电流。IRM 也是二极管的重要静态参数，需要注意的是，它对温度较敏感，尤其是肖特基二极管，所以，规格书中列出了两种温度下的IRM 。
3．反向击穿
当反向电压增加到一定的值以后，反向电流急剧增大，出现反向击穿现象。这是由于外加的电压强制地把外层电子拉出,使载流子数目急剧上升。此时的电压称为反向击穿电压。规格数中列出的相关指标为VRRM 称为反向重复峰值电压，稍小于击穿电压。
二.开关特性
在开关电源等功率变换电路中,除了工频整流器外，功率二极管大都工作在高频开关状态，因
二极管 1. 二极间特性如所示,开现较高电压UFP 压下降,稳态正1.1倍(此值定为间,称为向开通时选用工状态的二必须注意TFR 这二因它们决极管UFP 2．关断特性
二极管正在通过大的正向电流而突加反向电压时，反向阻断能力的恢复过程如图 1.2b 所示。
在T0瞬时，二极管上施加反向电压，正向电流IF 以dif/dt 速率减小,dif/dt 的大小由反向电压UR 和分布电感所决定。
在T1瞬时，二极管电流过零，由于PN 结的存储效应，存储电荷消失前，二极管未恢复阻断能力，电流继续以相同速率反向增大，此时，正向压降稍有下降。
在T2时刻，电流达最大反向电流IRM，二极管开始恢复阻断能力，承受反向电压。
T2以后，二极管承受反向电压的能力迅速提高，反向电流迅速下降，下降速率为dir/dt，它通过引线电感会感生较高电压，再加上反向电压UR后形成最大反向电压URM。
在T3时刻,反向电流减小到0.1IRM(有人将此值定为0.25IRM)。
T1到T3的时间TRR称为二极管反向恢复时间。
在高频电路中，工作于开关状态的二极管，它的反向恢复特性对电路性能的影响是很大的。首先，在频率较高的电路中，二极管的TRR必需足够小，否则，即使电路能工作，二极管的损耗也将十分巨大，电路效率会很低。但，如果仅追求TRR小，对于工作在功率开关状态的二极管来说，还是很不够的。我们必需特别关注二极管反向恢复过程中的IRM和dir/dt。
由图1.2b可知,TRR是由T1-T2和T2-T3两部分组成,在T1-T2期间,承受反向电压的二极管,由于存储电荷的作用,电流由零反向增大到IRM，IRM的大小主要由存储电荷数量和正向电流的下降速度即dif/dt决定，在一定的dif/dt 下，IRM越大，T1-T2的时间就会越长，也就是TRR会增大。而且，IRM大也会使二极管高频工作电路中的电流波型上迭加的尖峰增大。
在T2-T3期间，IRM在反向电压作用下，以dir/dt速率迅速减小。这里，我们不希望dir/dt大即T2-T3的时间短，也就是说，虽然从工作频率和损耗的角度要求，TRR要小，而作为TRR组成部分的T2-T3的时间，我们却希望它能长些，即dir/dt要小。平时所说反向恢复特性要软，就是这个意思。dir/dt过大，也就是反向特性太硬的话，由于电路中不可避免地存在的分布电感、电容的影响，会出现强烈振荡，产生噪音和严重的寄生干扰，使电路不能稳定工作，且dir/dt过大，会使Ldir/dt与UR迭加形成的URM过高，在电路中产生电压尖峰，严重时甚至会使二极管损坏。
衡量反向恢复特性的硬软，可有多种方法，国外有些公司用一种称为软度系数的参数来表示二极管反向恢复特性软硬程度,若S为软度系数,它定义为:
S=(T3-T2)/(T2-T1) (2-1) 由上式可知，S实际上是二极管反向恢复过程中，两个时间段-反向电流IR从零到IRM 的时间和从IRM到0.1(或0.25)IRM的时间之比。S值大，则认为恢复特性较软；S值小，则认为恢复特性较硬。
根据式（2-1），加大（T3-T2）或减小（T2-T1），应该都能增大S。然而，测试二极管反向恢复特性时,通常以一固定的dif/dt(正向电流衰减速率)作为测试条件。这样，S值就由dir/dt决定，确实反映出了恢复特性的硬软。
高频电路中工作的二极管，我们要求它的反向恢复时间TRR要小，越小越好，这是有前提的，就是它的恢复特性要有一定的软度。因此，TRR小的管子，它的IRM一定要小。如果TRR小了，而IRM没小，恢复特性就变硬，这将会对电路产生不良影响。IRM是由二极管工作时内部的存储电荷量决定的。IRM小才能使二极管的开关性能优良。
有时,也可以用URM/UR来表示恢复特性的硬软,URM是反向恢复过程中的最大反向电压，大小由dir/dt和分布电感决定，UR为二极管上所加的反向电压。URM/UR大，恢复特性较硬，显然对电路将产生较大的不良影响。URM/UR小，恢复特性软，二极管的开关过程对工作电路的不良影响将会很小。
三．二极管的损耗
二极管在电路中的损耗P由四部分组成。
P=Pfr+Pf+Prr+Pr
第二章整流电路中的二极管
整流是功率转换最基本的电路之一，功能是将交变的电压、电流转换成单一方向的电压、电流。二极管由于它的单向导电性显然是实现整流功能最理想、最有效的器件。整流大至可分为工频(800HZ以
一. 工
由于电路
率低，又主要
行整流。二极
用廉价的整流
时只需注意管
和反向电压
选二极管的正
电压时,必需
况。因为为了
动直流趋于平
往往接有电感或电容进行滤波，如图2.1所示。
在图 2.1a 中，由于整流二极管D 后接有大容量电解电容，在交流输入正半周的180°中，二极管不再全导通，而是要在输入电压高于电容C 上电压UC 时才导通，如图2.2所示。也就是
说，二极管的导通角变小了。电容C 的容量越大，UC 的下降越慢，二极管的导通角越小，如果输出电流不变，二极管的导通角越小，二极管的峰值电流就越大，因此，当二极管接有容性负载时，即使负载电流（二极管的平均电流）相同，二极管的峰值电流将会增大，从而使管子的温升增加选择二极管的正向电流大小，增加富余量，至没有必要进行精确定程上，一般情况下，作电流的 1.6倍来选向电流IF 。至于二极电压，由于电容电压是两倍的输入电压，极管的反向电压VRRM 倍的输入电压峰值。
在图2.1b 中，整接有电感L ，由于电突变，二极管的工作两个变化。一是二极变大，负载呈感性时于180度。因而二极值电流将减小。二是流不能突变，当输入极管导通转为关断时，的反向电压将是输入反向电压峰值、电容上电压UC （即输出电压）、电感上电压UL 三者之和。而不象图2.1a 电路那样，二极管反向仅需承受输入电压峰值与电容上电压UC 之和。特别需要指出的是，如果L 的电感量较大，L 二极管D 很容易被击穿。因此，若采用图如图2.3中电阻R ，或采用图2.1c 这样的中，二极管将承受较高的反向电压。选用峰值（是指电感能量有良好洩放回路的情输入电压峰值。
二.高频整流
在开关电源、AC-DC 变换器等功率变换必须要将高频脉冲功率转换成直流功率。避免地需要有能工作于高频（几十KHZ 至甚至几MHZ ）开关状态的功率二极管将高频工作于高频状态的二极管，除了要有反向恢复时间短等优良的开关特性。一般在
下几点：
1．正向压降VF小，以减少损耗，提高效率。
2．反向恢复时间TRR短，反向恢复电流峰值IRM要小，这样，关断损耗小且具软恢复特性。
3．正向峰值电压UFP、开通时间TFR要小。开通损耗就小。
4．足够的反向电压VRRM下，反向漏电流IR要小，尤其是高电压和高结温应用的场合。
然而，功率二极管在不同的使用场合，不同的工作状态，对它的性能指标要求会有不同的侧重点。所以，我们在选用时应对二极管在电路中的工作波形、应力情况了解清楚，有的放矢地选择各项指标，才能使二极管工作可靠，电路高效、经济。
在开关电源等AC/DC变换器中，进行高频整流的功率二极管工作时的电压、电流波形，与主回路的拓扑结构有很大关系，不同的主回路，二极管所受的电压、电流应力往往不同，有时甚至差别很大，因此，为帮助大家正确、可靠、合理地选用功率开关二极管，下面对采用中小开关电源中常用的几种主回路时，高频功率整流二极管的工作状况电流、电压作一分析介绍，提供一些选用的原则。
1单端反激电
由于电路简单Array前小功率电源中使用
利用电感储能来转换
输出,一般都在150W
术,200W以上的功率
主电路如图2.4
动脉冲高电平(即T O N
电压V i即加到变压器
性为上正下负,根据
变压器次级绕组N S
为上负下正.因此,高
偏状态,此时(T O N期间
感储能.当Q的栅极
(T O f f期间)时,Q关断
N P中储存的能量,向
变压器再开始储能。
比(即T O N/T O N+T O F F)来
根据上述工作过
可画出单端反激变换
级绕组N P中的电压
流二极管上的电压、
示。
首先我们注意二
况,当Q关断时,二
间的长短,决定于二
时间(即驱动脉冲的
器N P中储存能量的大
一开通时最大,随着
减小,一直到电感中的储能释放完或Q重新导通(既驱动脉冲又到T O N时)二极管变为反偏时,二极管关断。二极管整个周期中的平均电流显然就是电源的输出电流(即R L上的电流),而导通时的峰值电流,却与导通时间有关,二极管导通时间(即驱动脉冲的T O f f时间)越短,显然峰值电流就越大。
我们再看二极管关断时承受的电压情况,Q导通时N S上的电压使二极管反偏,此时二极管承受的反向电压是N S上的电压幅值与电容C上的电压(即电源输出电压)之和,对低压输出的电源来说,N S上的电压往往远大于电容C上的电压,所以要特别注意N S上的电压幅值大小,N S 上的电压若不考虑变压器漏感等的影响应该是输入电压U i与变压器匝数比N S/N P的乘积。
反激变换器有两种不同的工作模式。由前所述，二极管D在Q关断时（即驱动脉冲的T O f f 期间)导通，释放变压器中的储能，Q导通时（驱动脉冲的T O N期间），二极管即关断，这样就有两种可能存在，一是二极管在关断前已将电感的储能释放完，二极管的电流已为零，二是二极管在关断时，变压器的储能并未释放完，电流不为零。前一种状况称为反激变换器的不连续工作模式，后一种称为连续工作模式，不同工作模式下二极管的电流波形如图 2.6所示。
二种工作模式的电路拓朴完全相同,决定电路工作模式的参数主要是变压器的励磁电感和电路的输出电流。两种模式各有优缺点,产品设计师根据不同场合、不同需要,选择不同的工作模式。需要注意的是,两种模式下二极管D的工作状态有很大不同。
首
模式的
要比连
模式的
中的峰
大2-3
其
该注意
极管关
不连续
式状态
中的电
零,而
作模式
中还有
因而它
断损耗
依
原则
a.静态参数的选择:
我们看到二极管在工作周期中,导通时间短,正向峰值电流较大,为使温升不至于过高,应尽量选用正向压降VF较小的管子,而对于正向平均工作电流I A V的选择应至少大于3倍的负载电流。
二极管工作时承受的反向电压,前面已分析过,它应是输出电压V0与变压器次极绕组N S 上的电压幅值之和。N S上的电压幅值是变压器的匝数比N S/N P与输入电压V I的乘积,另外,因
变压器不可避免的漏感,及电路中一些分布参数的影响, N S上将会产生一些电压尖峰,所以,
在选择二极管反向电压VRRM 时,必须要至少大于1.2×(V 0＋V i M A X ×N S /N P )。 b.开关参数的选择:
根据二极管的电流工作波形,电流峰值出现在开通初期,在这种状态下,二极管的开通特性对工作性能及可靠性产生很大影响,开通电压VFP 要低。否则损耗大,管子温升会很高,极易损坏!从损耗角度来说,开通时间TFR 要尽量小,但从外电路性能指标及工作稳定性角度来看,又并不希望开通时的电流上升率di/dt 太大,也就是开通特性不能太硬。对于二极管的开通特性,定量的数据指标较少,选择会有难度,因此,在使用中要注意所选管子的温升是否异常,适当放大所选管子的电流富裕量,出现干扰特性时,应对二极管开通特性采取适当的软化措施,可在二极管电路中串接小电感或并接阻容元件等。
对于不连续工作模式中的高频整流二极管,因关断时,电流已为零,关断损耗很小,选用时不必特别注意它的反向恢复特性,只需注意正向特性的选择。而连续工作模式时,二极管关断时有一定的正向电流。所以必须选用TRR 小及特性软的管子。
2 正路如根中变名端可知电路通时,整流导通,是说,器能递,是率管Q 时进而不激变推激变这二种电路拓朴,变压器次级高频整流后,都接有较大的滤波电感,在功率管Q 关断时,对应的整流管关断，此时,由于电感中电流不能突变,必须要有继续流通的回路。
在正激电路中,D2就是续流的二极管,当D1关断时,电感L 为维持电流而感生的电压使D2 导通,电感继续向负载供电直至电感中能量释放完毕或者Q 再次导通, D1导通时D2关断。 在推挽电路中,虽然Q1、Q2交替导通使D1、D2也交替导通而输出电流,但由于为防止Q1、Q2同时导通烧坏功率管,在Q1关断到Q2导通前或Q2关断到Q1导通前，均留有一定的死区时间(约占驱动脉冲周期的10%左右)，在此期间Q1、Q2均关断D1、D2也都要关断,电感L 为维持电流不突变,感生出使D1、D2阴极变负的电压,使D1、D2同时导通进行续流,由于变压器次级绕组对称, D1、D2分别提供了一半的电感电流,以使电感电流在两功率管同时关断的死区时间内,继续流通。
两种电路中,高频整流二极管D1、D2工作时的电压电流波形如图2.8所示。
在正激电路中,功率管Q 关断时,二极管D1承受反向电压,Q 导通时,D2承受反向电压,反向电压VR,若忽略二极管的导通压降,显然应该是变压器次级绕组N S 上的电压幅值,若再忽略功率管Q 的导通压降 VR ﹦V i ×N S /N P
但在选择二极管的反向电压VRRM 时,还应考虑两个因素,一是输入电压V I 必须取最大值,二是因变压器不可避免的漏感,会使N S 上迭加有尖峰电压。比较安全的选择应该使 VRRM ﹥1.3V i m a x ×N S /N P
在S 两中的电显示,的电流不大,端虽状，由电感的斜率并也即二峰值电大,斜点即是流,也出电流 在路中时）才 推挽电路中,两管导通时间相同,电流有效值一致，由于死区时间的续流，电流波形出现台阶，有效值电流稍有增加。
两种电路中,选择高频整流二极管正向电流IF 大于 1.5到2倍的输出电流,应该是比较安全合理的。
由于电感L 的作用,两种电路中二极管开通时,dir/dt 受到抑制,所以开通损耗较小,二极管的开关损耗主要来自于关断时,所以,选择反向恢复时间TRR 较短的管子,对降低损耗,提高效率是重要而有效的,但必须注意恢复特性的软度,不能因管子的恢复特性,影响外电路的工
变电功大以上开
源中,应用很普遍,电路拓朴如图2.9所示。
图 2.9a所示的是全桥电路,Q1-Q4四只功率管组成桥式电路,对角的功率管(Q1和Q4,Q2和Q3)受同一驱动脉冲控制,两组功率管交替导通,使功率变压器初级N P上,产生幅值为V i(忽略功率管导通压降),宽度为驱动脉冲T O N的交变方波,为避免两同臂管直通,两驱动脉冲T O N间留有死区时间,交变方波也就与推挽电路相似同样有死区时间存在。因此,二极管D1、D2上的电压电流波形基本与推挽电路相同。
在输出功率不是太大(小于1KW)的情况下,经常采用图2.9b所示的半桥电路,用二只电容代替一条臂上的二只功率管,Q1导通时C2充电、C1放电，Q2导通时C1充电、C2放电。同样在变压器的N P上产生交替方波，因C1C2中点电压仅为输入电压V i的一半，N P上方波电压幅值为1/2V i，所以二极管承受的反向电压VR=V i m a x×N S/N P
我们看到桥式电路的功率管均并接有二极管，它们将变压器漏感引起的尖峰电压钳位于输入电压V i，因此N S上迭加的尖峰电压就会小很多。
第三章缓冲钳位电路中的二极管在功率开
器边上接有由
阻、电容组成
路。如图3.1
为了降低功率
损耗,吸收由
等分布参数引
能量,提高电
定、可靠性。
在图 3.1a
路中,如果不
D、电阻R、电
缓冲电路,当功
断时,集射极(
电压将迅速上
速度,这样,功
极易引起二次
能。接了二极管D、电阻R和电容C后,功率管的关断过程就产生了变化,集电极(漏极)上升的电压会通过二极管D对电容C充电,吸收漏感L S上当功率管导通时储存的能量,使电流迅速下降,减小了关断损耗并且也减缓了电压上升速度。电容上电压充到2V i，图 3.1b中电容电压充到V i(忽略过冲电压)时,二极管电流减小至零,关断过程结束。功率管再次导通时,二极管开始承受2V i或V i的反向电压,电容开始对电阻放电,二极管上的反向电压逐渐减小,直
至电容放完电,二极管不再承受反向电压。
根据上述分析,图 3.1的缓冲电路中,二极管D承受的反向电压是很清楚的,再考虑到漏感引起的电压尖峰,在选择二极管的反向电压时
图3.1a中的D VRRM﹥2.3 V i M A X
图3.1b中的D VRRM﹥1.3 V i M A X
二极管D的工作电流就是对电容的充电电流,其有效值的大小主要决定于变压器漏感所储存能量的大小,精确计算D的电流大小较困难,也没有必要,我们可通过分析来估算。
我们知道电感中通过电流I后,所储能量E的大小
E=1/2LI2
所以,变压器漏感L S中储能的大小,一是与漏感值L S大小有关,另一是与功率管导通时的电流大小有关。
高频变压器的漏感值,是衡量品质的一个重要参数,它与变压器的结构与制造工艺有关,一般水平的高频变压器,漏感值约为初级电感量的5%左右,小的可到2%以下,大的可达10%,也就是说,漏感所储能量最多只有变压器初级传送能量的10%,因此,我们以功率管工作的电流I Q为参考,选择二极管D的正向电流IF。
IF﹥0.3I Q
缓冲电路中的二极管,开通速度一定要快,也就是TFR一定要小,否则,缓冲电路的作用就会大打折扣,若不清楚TFR参数,一般只需选TRR小的管子即可, TRR小的管子相对来说TFR 也是小的,对于恢复特性软度,显然是没什么要求的。
在有些电路拓朴中,常常会使用一些二极管来钳制电位,利用二极管正向特性,吸收、反馈过冲电压,降低功率器件的电压应力。前章图2.7a中的D及图2.9中的D3-D6等就是这类钳位二极管。
钳位二极管的工作原理很简单:一旦变压器漏感引起的过电压要加到某关断功率管上时,相应二极管的正向压降就会把此电压钳制在V i上。图 2.9a中,Q1Q4关断时,D4D5即起钳位作用,Q2Q3关断时,D6D3钳位。图2.7a中D是把通过相同绕组耦合的过电压钳制在V i上,同样也就钳制了功率管Q上的过电压。这些钳位二极管非常有效地减小了电路中的电压尖峰。
钳位二极管的应力分析基本上与缓冲二极管是相同的,电流应力决定于漏感的大小,上述钳位二极管承受的反向电压显然都是V i。
钳位二极管要求开关速度也一定要快,否则也会明显影响效果,对恢复特性也没有特殊要求。
第四章关于肖特基二极管
一.工作原理简介
肖特基二极管是利用金属与半导体接触面上形成的能量势垒所具有的整流特性而制成的金属-半导体器件。它具有二极管的一般特性,工作原理与PN结二极管不同,伏安特性见图4.1
在肖特基二极管上加外电压使势垒变窄,运送电荷的载子(电子)很容易通过,反向电使势垒变宽,电子较难通过,样就实现了二极管的单向导功能。由于是通过势垒宽度的化改变导电性能,它的伏安特曲线与PN 结二极管相比,正向都显得较软,没有很明显的点。
肖特基二极管的导电,仅一种载流子(电子),在势垒外没有少数载流子的积累,因不存在电荷存储效应,这使得的开关性能非常优良,反向恢时间可在10ns 以下。
二.肖特基二极管的特 正向压降低是肖特基二极管相比平均可低30%-50%。所以它的导通损耗就小,极适宜在大电流输出的电路中使用,肖特基二极管具有优良的开关性能,这不仅表现在它小的TRR(只有几个ns)上,而且由于关断时IRM 极小,恢复特性非常理想。在高频工作状态下,不仅开关损耗小,而且不会对电路中的电压、电流应力情况及外电路的工作产生不良影响。所以非常适合在频率较高的场合下使用。 反向特性差是肖特基二极管比较致命的弱点,VRRM 很低，一般只有几十伏,大于100V 不多,且正向压降VF 会增大。反向漏电流较大,小的几百微安,大的可达到几毫安,而且随温度变化很大,所以反向损耗就较大。
抗过压、抗静电等干扰能力差也是肖特基二极管的一大弱点,使用不当,常常会影响可靠性。
三.使用注意点
了解了肖特基二极管的特点,我们在选用使用时就要扬长而避短,权衡利弊,适合使用时能充分发挥优势时使用,不适合使用时或优势不名明显就不要勉强使用。
高频低压大电流整流电路,显然是非常适合选用肖特基二极管,它能明显地降低损耗、提高效率,但在使用前一定要弄清楚电压应力,通过测量分析准确了解肖特基二极管在工作中承受的最大反向电压VR(包括电压尖峰)的值,选择肖特基二极管的反向电压时,必须使
VRRM ＞1.5VR
在使用肖特基二极管时,还需注意它的温升,因为肖特基二极管温升一高会使反向电流急剧增加,反向损耗也就增加很快,一突破热稳定点,就会形成恶性循环而损坏管子。所以发现肖特基二极管温升较高(具体数值与最高工作环境温度有关),一定要采取有效措施（增加散热条件或重选管子），尽量降低它的温升。
有些电路设计师,常常根据输出电压的高低来确定能否选用肖特基二极管,选用何种反向电压的肖特基二极管,少数专业书籍也有这样的介绍,这是非常片面和不正确的,通过第二章的分析,我们知道在隔离型的开关电源等功率变换器中，输出整流二极管工作时承受的反向电压,并不主要由输出电压大小决定,而与功率变压器的匝数比有很大关系。有人在输出电压
3V,5V等电路中选用60V、80V的肖特基二极管进行整流,时有击穿现象,觉得很奇怪,断定肖特基二极管的VRRM未达标,这是没有根据的,功率变压器的设计制造对肖特基二极管能否可靠工作影响是很大的。下章还会再谈到。
在输出电流很小,频率又不是很高的情况下,若没有什么特殊要求,实际上,我们并不推荐使用肖特基二极管,因这种情况下肖特基二极管优势不明显,降低的损耗很小,而与PN结二极管相比,它的抗烧能力毕竟要差一些,使用中稍有不慎就会影响可靠性,如果为了降低极有限的损耗,而影响了可靠性,是非常不合算的。
第五章功率开关二极管的一些选用、使用技巧
在选择功率二极管时,要求所有指标同时优秀,往往是很困难的,实际上也不一定有必要。二极管的不同参数指标,常常有互反性,耐压高的管子,往往恢复时间就会稍长些,正向压降也会大一些,恢复时间小的管子,往往正向压降会有所增加。
因此,我们在选择二极管时,最好要对电路分析透彻,弄清电压、电流应力,抓住主要矛盾,有的放矢地选择合适的二极管。
损耗小,以使电路效率高,一般是功率电路选择二极管的首要考虑。二极管的损耗,主要由导通损耗和开关损耗组成,反向损耗因较小,很少关注。
如果电路的电压应力很小,二极管的选择就比较简单,肖特基二极管就是比较理想的低损耗管子。肖特基不适合的话,还有优秀的超快恢复管,开关速度很快,TRR小于50ns,正向压降VFM小于1V,无论开关损耗和导通损耗都较小。
如果电路的电压应力较大,要求二极管的VRRM要大于200V时,就不易选到理想的管子,VRRM达到400V的二极管,虽然反向恢复时间能选到小于50ns,但此时正向压降指标VFM 显著增大一般都要在1.3V,大的可到1.7V。此时如何选择导通损耗小的管子呢？
我们建议在体积和价格允许的情况下,可选择正向平均电流IAV稍大的管子。从规格参数表上看,不同IAV值
在测量VFM参数时的电
要小些,如图5.1所示
快恢复管的正向伏安特
看到MUR540在通5A电
降VF为1.3V,MUR840在
正向压降VF也是
子若都通3A电流时
压降VF1明显要比
降VF2小。当然,这样
加,但对降低导通损耗是
正因为反向电压
其它指标影响较大,我
管时,对VRRM的要求要
清楚二极管承受的最大电压基础上,通过测量验证,观察电压尖峰情况,再增加适当富裕量
(以防外电路的意外情况),来确定所需二极管的VRRM值,确保安全即可,不要随意提高,二极
管的VRRM值决不是越高越好,不必要地选择高VRRM值的二极管,会增加损耗,降低效率!
肖特基二极管虽然是高频整流的理想器件,但由于它反向电压低等弱点,使用中稍有不
当,常常会使电路可靠性变差。为使肖特基二极管工作可靠,在电路中要尽量减少它的电压应
力。
在第二章对隔离型开关电源常用电路拓朴的介绍中,我们曾指出,输出高频整流二极管
的电压应力与功率变压器初次级的匝数比有直接关系,二极管工作时承受的最大反向电压
VR不包括漏感等引起的尖峰电压时的表达式如下:
在反激电路中
VR＝V0(输出电压)＋N S(变压器次级圈数)/ N P(变压器初级圈数)×V i m a x(最大输入电压)
推挽或桥式电路
VR＝2N S/N P×V i m a x
所以,如能减小变压器匝数比N S/N P的值,就能减小二极管承受的反向电压。在脉宽调制
(PWM)型的开关电源中,减小N S/N P会使最大脉冲宽度D M a x增加,这在一定限度范围内是允许
的，减小N S/N P还会增加初级功率开关管的电压应力(因增加了次级折射到初级的电压),这在
功率开关管耐压有富余或在半桥电路等功率开关管电压应力不大的电路中,也是影响不大
的，因此,在采用肖特基二极管的电路中,最好能在不影响电路性能的前题下,从降低N S/N P
着手,对功率变压器进行优化设计,具体方法以后有机会可作专题讨论,以求最大限度降低肖
特基二极管的电压应力。
在高频电路中,二极管的开关损耗常常会大于导通损耗,要降低开关损耗,大家都知道要
选择速度快即反向恢复时间TRR小的管子,但这还不够,我们还必须关注占开关损耗较大比
例的开通损耗,选择开通电压VFP低的管子,使开通损耗小，这对降低总的开关损耗，从而降
低二极管的温升常常是很有效的。目前关于VFP数值,二极管生产公司很少列出定量参数,
只能通过试验检测选择。为降低开关二极管的开通电压VFP，银河电器做了许多工作,也取
得了较显著的成效。
功率电路对所用功率二极管还有一重要要求,即要求功率二极管在工作时的电流、电压
的瞬变过程,不
等不良影响。这
特性或关断特性
太硬的特性会对
特性的管子,或
子还达不到电路
我们对二极管电
用图 5.2所示的
改善二极管的开
复特性。
图 5.2a的
并接在二极管两
容串联元件在二
通或关断过程中
发生突变时,通
对电容的充电将
缓电压变化率。图5.2b电路中,串联的电感会减缓二极管中电流的突变。这二种电路都可有效减小二极管开关过程对外电路的影响。
图5.2a电路还把二极管的开关损耗部分转移到了电阻上，可使二极管温升有所下降。
图5.2b电路要慎用,因电感的参数较难选择得很合适。电感量不当，有时会适得其反。
太阳能电池板选择
太阳能电池板选择 太阳能电池的最大功率Pmax=开路电压×短路电流，这是它们的理想功率，而平时大家衡量太阳能电池的是额定功率Pm。实际中额定功率是小于最大功率的，主要是由于太阳能电池的输出效率u只有70%左右。在使用中由于受光强度的不同，所以不同时刻的功率也是不同的，根据实验数据它的实际平均功率P=。如果太阳能电池要直接带动负载，并且要使负载长期稳定的工作，则负载的额定功率为Pr=。如果按照负载的功率选择太阳能电池的功率则电池的功率为：Pm=。就是说太阳能电池的功率要是负载功率的倍。 在选择太阳能电池的功率时,应合理选择负载的耗电功率,这样才能使发电功率与耗电功率处于一种平衡状态。当然太阳能电池的发电功率也会受到季节、气候、地理环境和光照时间等多方面因素的制约。 蓄电池的使用（这里仅以夏季为例,介绍太阳能电池与蓄电池在一般情况下的使用）蓄电池是一种储存电能的容器,常被作为其它电路的“能源基地”。由于太阳能电池所产生的电力有限，因此要尽可能的扩大“基地”的储电容量，但也不能无限扩大，因为太阳能电池只能在白天发电，其日发电量M＝发电功率（最大输出功率）×有效光照时间×发电时间，由此它的日电量等于输出电流与有效光照时间的乘积,即:C=IH(Ah)。而蓄电池的容量则使放电时间和放电电流的乘积，因此计算公式为：C=IH(单位Ah，就是额定1A的电流放电一小时)。那么太阳能电池和蓄电池在容量和电量上使如何计算的呢？我们可以通过电功率公式:P=IU演化为:P=Iuh/h=CU/h。
例如:有一块单晶硅电池的组件，最大的输出功率Pm(额定功率)为25W，峰值电压(额定电压)Ump为，峰值电流(额定电流)为，开路电压为21V，短路电流为Isc为，某地区有效光照时间为12小时，求太阳能电池一天的发电量和所需的蓄电池的容量。 已知:Pm=25w,h=12h,U=,太阳能电池的发电效率为:u=,蓄电池的补偿值为n= 太阳能电池的发电量:M=Pm×h×u=25×12×=210W
旁路二极管在太阳能电池组件中的关键作用
旁路二极管在太阳能电池组件中的关键作用 一、热斑效应 一串联支路中被遮蔽的太阳能电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳能电池组件此时会发热，这就是热斑效应。这种效应能严重的破坏太阳能电池。有光照的太阳能电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。为了防止太阳能电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳能电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。 二、Bypassdiode的作用： 当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。 三、Bypassdiode选择原则： 1、耐压容量为最大反向工作电压的两倍； 2、电流容量为最大反向工作电流的两倍； 3、结温温度应高于实际结温温度； 4、热阻小； 5、压降小； 四、实际结温温度测量方法： 把组件放在75度烘箱中至热稳定，在二极管中通组件的实际短路电流，热稳定后（例如1h），测量二极管的表面温度，根据以下公式计算实际结温： Tj=Tcase+R*U*I 其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度（用热电偶测出），U是二极管两端压降（实测值），I为组件短路电流。计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。 五、旁路二极管对电路影响示意图：
当电池片正常工作时，旁路二极管反向截止，对电路不产生任何作用；若与旁路二极管并联的电池片组存在一个非正常工作的电池片时，整个线路电流将由最小电流电池片决定，而电流大小由电池片遮蔽面积决定，若反偏压高于电池片最小电压时，旁路二极管导通，此时，非正常工作电池片被短路。 六、每个旁路二极管并联电池片数目的计算 1、旁路二极管电流容量最小应为： I＝4．73×2＝8.46A 2、选用10SQ030型二极管 最大返偏电压为：VRRM=30vIAV＝10AVF＝0.55V TJ＝-55－200℃ 3、耐压容量为30Ⅴ的旁路二极管最多可保护125×125电池片数目为： N＝30/（2×0.513）≈29.24 即最多可保护29片125×125电池片； 4、旁路二极管截止状态时存在反向电流，即暗电流，一般小于0.2微安； 原则上每个电池片应并联一个旁路二极管，以便更好保护并减少在非正常状态下无效电池片数目，但因为旁路二极管价格成本的影响和暗电流损耗以及工作状态下压降的存在，对于硅电池，每十五个电池片可并联一个旁路二极管为最佳。
二极管的特性与应用及英文代码含义
二极管的工作原理 晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。 二极管的类型 二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。 二极管的导电特性 二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。 1. 正向特性。 在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。 2. 反向特性。
9-组件热斑效应的原因与防护之欧阳家百创编
组件热斑效应原因和运维防护措施 欧阳家百（2021.03.07） 曹晓宁1闻震利2吴达1 ( 1. 中广核太阳能开发有限公司 100048;2. 镇江大全 太阳能有限公司 212211) 摘要：光伏电站中组件在运行中存在很多因素引起功率损耗并可能导致安全问题，热斑效应会造成组件功率的大幅度下降，而且是比较严重的安全隐患。在组件生产过程、现场施工和运行维护中可以对技术指标提出要求或采取相应的措施来防护热斑效应。为了减少运维工作量，提供效率，监控系统可以对组件的电流和电压进行监测并进行逻辑判断，可帮助运维人员进行针对性的排查，提高光伏电站运行的安全可靠性。 光伏发电是人类解决能源危机和环境问题的必由之路，在过去的二十年里光伏发电产业有了迅猛的发展，权威能源机构预测在本世纪中叶光伏发电会能为人类主要的供电方式之一。太阳电池组件是光伏电站的核心元件，组件的性能和安全可靠性直接决定了光伏电站的运行效率。目前组件的标称功率是在标准测试环境下（标准条件具体是指：温度25℃，光谱分布AM1.5，辐照强度是1000W/m2）的发电功率，而在实际运行环境中，由于温度、辐照强度、光谱失配等因素会影响组件的实际发电功率。在实际应用中，组件的阴影遮蔽是不可避免的问题，阴影遮蔽会造成功率损失，而且会导致局部发热，产生安全隐患，即热斑效
应。本文对热斑的成因和热斑效应的防护措施进行探讨。 1、热斑效应 晶硅组件是由多个太阳电池片串联组成，当串联支路中的一个太阳电池被遮挡时，将被当作负载消耗其他的太阳电池所产生的能量，被遮蔽的太阳电池此时会严重发热，称为热斑效应，如图1所示。热斑效应会严重影响组件的输出功率，同时会破坏太阳电池的性能。有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗，热斑效应时组件温度分布如图2所示，可以看到被遮挡电池的温度明显高于其它电池。 图1 热斑效应原理示意图 图2 热板效应时组件的温度分布图 2、热斑效应的防护措施 组件中电池片的电流失配、电池片破损、组件虚焊和污损遮挡等原因都会引起电池发热，为了防止热斑效应对光伏电站造成发电量损失及对太阳电池造成损伤，应该在组件生产、现场施工和运行维护过程中采取相应的措施来减少热斑效应发生的风险，降低其危害。 2.1组件生产过程控制 热斑 热斑
太阳能电池板选择
太阳能电池板选择
太阳能电池的最大功率 Pmax=开路电压×短路电流， 这是它们的理想功率， 而平时大家衡量太阳能电池的是额定功率 Pm。实际中额定功率是小于最大功率 的，主要是由于太阳能电池的输出效率 u 只有 70%左右。在使用中由于受光强 度的不同，所以不同时刻的功率也是不同的，根据实验数据它的实际平均功率 P=0.7Pm。如果太阳能电池要直接带动负载，并且要使负载长期稳定的工作， 则负载的额定功率为 Pr=0.7Pm。 如果按照负载的功率选择太阳能电池的功率则 电池的功率为： Pm=1.43Pr。 就是说太阳能电池的功率要是负载功率的 1.43 倍。 在选择太阳能电池的功率时,应合理选择负载的耗电功率,这样才能使发电功 率与耗电功率处于一种平衡状态。当然太阳能电池的发电功率也会受到季节、气 候、地理环境和光照时间等多方面因素的制约。
蓄电池的使用（这里仅以夏季为例,介绍太阳能电池与蓄电池在一般情况下的使用）
蓄电池是一种储存电能的容器,常被作为其它电路的“能源基地”。由于太 阳能电池所产生的电力有限，因此要尽可能的扩大“基地”的储电容量，但也不 能无限扩大，因为太阳能电池只能在白天发电，其日发电量 M＝发电功率（最 大输出功率）×有效光照时间×发电时间，由此它的日电量等于输出电流与有效 光照时间的乘积,即:C=IH(Ah)。而蓄电池的容量则使放电时间和放电电流的乘 积，因此计算公式为：C=IH(单位 Ah，就是额定 1A 的电流放电一小时)。那么 太阳能电池和蓄电池在容量和电量上使如何计算的呢？我们可以通过电功率公 式:P=IU 演化为:P=Iuh/h=CU/h。
(整理)半导体二极管的主要参数.
1．反向饱和漏电流IR 指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，该电流与半导体材料和温度有关。在常温下，硅管的IR为纳安（10-9A）级，锗管的IR为微安（10-6A）级。 2．额定整流电流IF 指二极管长期运行时，根据允许温升折算出来的平均电流值。目前大功率整流二极管的IF值可达1000A。 3.最大平均整流电流IO 在半波整流电路中，流过负载电阻的平均整流电流的最大值。这是设计时非常重要的值。 4.最大浪涌电流IFSM 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，这个值相当大。 5．最大反向峰值电压VRM 即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前最高的VRM值可达几千伏。 6.最大直流反向电压VR 上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，VR是连续加直流电压时的值。用于直流电路，最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的. 7．最高工作频率fM 由于PN结的结电容存在，当工作频率超过某一值时，它的单向导电性将变差。点接触式二极管的fM值较高，在100MHz以上；整流二极管的fM较低，一般不高于几千赫。 8．反向恢复时间Trr 当工作电压从正向电压变成反向电压时，二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。实际上，一般要延迟一点点时间。决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。也即当二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近IR时所需要的时间。大功率开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要。 9.最大功率P 二极管中有电流流过，就会吸热，而使自身温度升高。最大功率P为功率的最大值。具体讲就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流。这个极限参数对稳压二极管，可变电阻二极管显得特别重要。
基于PLC控制的窑炉温度控制系统设计 2
毕业设计（论文） 题目：基于PLC的立体保险柜控制系统的设计 系（部）：机械电子工程系 专业班级：机械一 姓名：汤其东 学号：12242513503 指导教师：陈洪亮 2013年 4月 6日 前言 PLC即可编程逻辑控制器（可编程控制器件）。 1
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。 1.使用方便，编程简单 2.功能强，性能价格比高 3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 4.可靠性高，抗干扰能力强 5.系统的设计、安装、调试工作量少 6.维修工作量小，维修方便 21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。 随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制[1]。这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制,然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处,然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。 目录 第一章炉窑温度控制系统设计的内容及要求 (4)
二极管,三极管部分习题集
模拟电子技术部分习题及答案 ——直流稳压电源项目 一、二极管与三极管的基础知识 二极管习题 一、熟悉概念与规律 1．半导体 2．P型半导体 3．N型半导体 4．PN结 5．单向导电性 6．整流二极管 7．稳压二极管 8．发光二极管 9．开关特性 10．三极管 11．三极管的饱合特性 12．三极管的截止特性 13．三极管的放大特性 二、理解与计算题 1．当温度升高时，二极管的正向压降_ 变小，反向击穿电压变小。 2．硅稳压二极管并联型稳压电路中，硅稳压二极管必须与限流电阻串联，此限流电阻的作用是（C——调压限流）。 A、提供偏流 B、仅限流电流 C、兼有限流和调压两个作用 3. 有两个2CW15 稳压管，一个稳压值是8V，另一个稳压值是7.5V，若把两管的正极 并接，再将负极并接，组合成一个稳压管接入电路，这时组合管的稳压值是（B—— 7.5V）。 8V；B、7.5V；C、15.5V 4．稳压管DW稳压值为5.3V，二极管VD正向压降0.7V，当VI 为12V时，DW和VD 是否导通，V0 为多少？R电阻的作用。
答：DW和VD 不导通，V0 为5.3V，R电阻的作用是分压限流。 5．下图中D1-D3为理想二极管，A，B，C灯都相同，试问哪个灯最亮？（） 6．在图所示的电路中，当电源V=5V 时，测得I=1mA。若把电源电压调整到V=10V，则电流的大小将_____。 A.I=2mA B.I<2mA C.I>2mA 7．图所示电路，设Ui=sinωt(V)，V=2V，二极管具有理想特性，则输出电压Uo 的波形应为图示_______图。 8．图所示的电路中，Dz1 和Dz2 为稳压二极管，其稳定工作电压分别为6V 和7V，且具有理想的特性。由此可知输出电压Uo 为_______。 9．二极管最主要的特性是____________，它的两个主要参数是反映正向特性的 ____________和反映反向特性的____________。 10．图所示是一个输出6V 正电压的稳压电路，试指出图中有哪些错误，并在图上加以改正。
二极管基本知识
二极管基本知识 1. 基本概念 二极管由管芯、管壳和两个电极构成。管芯就是一个PN结，在PN结的两端各引出一个引线，并用塑料、玻璃或金属材料作为封装外壳，就构成了晶体二极管，如下图所示。P区的引出的电极称为正极或阳极，N区的引出的电极称为负极或阴极。 1.1 二极管的伏安特性 二极管的伏安特性是指加在二极管两端电压和流过二极管的电流之间的关系，用于定性描述这两者关系的曲线称为伏安特性曲线。通过晶体管图示仪观察到硅二极管的伏安特性如下图所示。 1.2 正向特性 1)外加正向电压较小时，二极管呈现的电阻较大，正向电流几乎为零，曲线OA段称为不导通区或死区。一般硅管的死区电压约为0.5伏, 锗的死区电压约为0.2伏，该电压值又称门坎电压或阈值电压。 2)当外加正向电压超过死区电压时，PN结内电场几乎被抵消，二极管呈现的电阻很小，正向电流开始增加，进入正向导通区，但此时电压与电流不成比例如AB段。随外加电压的增加正向电流迅速增加，如BC段特性曲线陡直，伏安关系近似线性，处于充分导通状态。 3)二极管导通后两端的正向电压称为正向压降(或管压降)，且几乎恒定。硅管的管压降约为0.7V，锗管的管压降约为0.3V。
1.3 反向特性 1)二极管承受反向电压时，加强了PN结的内电场，二极管呈现很大电阻，此时仅有很小的反向电流。如曲线OD段称为反向截止区，此时电流称为反向饱和电流。实际应用中，反向电流越小说明二极管的反向电阻越大，反向截止性能越好。一般硅二极管的反向饱和电流在几十微安以下，锗二极管则达几百微安，大功率二极管稍大些。 2)当反向电压增大到一定数值时(图中D点)，反向电流急剧加大，进入反向击穿区，D点对应的电压称为反向击穿电压。二极管被击穿后电流过大将使管子损坏，因此除稳压管外，二极管的反向电压不能超过击穿电压。 2. 整流电路 2.1 单向半波整流电路 二极管就像一个自动开关，u2为正半周时，自动把电源与负载接通，u2为负半周时，自动将电源与负载切断。因此，由下图可见，负载上得到方向不变、大小变化的脉动直流电压uo如下图所示。由于该电路只在u2的正半周有输出，所以称为半波整流电路。如果将整流二极管的极性对调，可获得负极性的直流脉动电压。 2.2 全波整流电路 整流原理： 设变压器二次侧的电压为：
热斑耐久试验
10.9 热斑耐久试验 a) 10.9.1 目的 确定组件承受热斑加热效应的能力，如这种效应可能导致焊接熔化或封装退化。电池不匹配或裂纹、内部连接失效、局部被遮光或弄脏均会引起这种缺陷。 b) 10.9.2 热斑效应 当组件中的一个电池或一组电池被遮光或损坏时，工作电流超过了该电池或电池组降低了的短路电流，在组件中会发生热斑加热。此时受影响的电池或电池组被置于反向偏置状态，消耗功率，从而引起过热。 图6描述了由一组串联电池构成的组件的热斑效应，该组件中电池Y被部分遮光。Y消耗的功率等于组件电流与Y两端形成的反向电压的乘积。对任意辐照度水平，在短路时消耗的功率最大，此时加于Y的反向电压等于组件中其余(S-1)个电池产生的电压，在图6中用Y 的反向I-V曲线和(S-1)个电池的正向I-V曲线的映象的交点处的阴影矩形来表示最大消耗功率。 由于不同电池的反向特性差别很大，有必要根据其反向特性曲线与图7所示的“试验界限区”的交点，把电池分成电压限制型(A类)或电流限制型(B类)两类。 图6所示的一个损坏或遮光电池的最大功率消耗的情况属A类，这种情况发生在反向曲线和(S-1)个电池的正向I-V曲线的映象在最大功率点相交。 作为对比，图8表示一个B类电池在完全遮光时的最大功率消耗。
应该注意，此时消耗的功率可能仅是组件总有效功率的一部分。 c) 10.9.3 电池内部连接的分类 光伏组件中的太阳电池可以以下列方式之一进行连接： 串联方式：s个电池呈单串串联连接(图6)； 串联-并联连接方式：即将p个组并联，每组s个电池串联(图9)； 串联-并联-串联连接方式：即b个块串联，每个块有p个组并联，每组s个电池串联(图10)。 如果有旁路二极管，由于限制了其所连接电池的反向电压，因此也算做被试验电路的一部分。每一种结构需要一种特殊的热斑试验程序。组件短路时其内部功率消耗最大。 注：当保护电路元件二极管被短路时，其的内部消耗功率最大，此时通常伴随整个组件被短路。如果组件无旁路二极管，应检查制造商的指南，是否有安装旁路二极管前可串联使用的最大组件数量。如果推荐的可串联使用的最大组件数量大于1,则本部分后续试验应该采用推荐的串联组件来进行，此时在5h曝晒过程中，应将提供功率电流设定在I MP。 d) 10.9.4 装置 a) 辐射源1，稳态太阳模拟器或自然光，辐照度不低于700W·m-2，不均匀度不超过±2%，瞬时不稳定度在±5%以内。 b) 辐射源2，C级(或更好)的稳态太阳模拟器或自然光，其辐照度为1000W·m-2±10%。
光伏系统试题
一．选择题（每题2分，共15题） 1．太阳能光伏发电系统的最核心的器件是__C____。 A．控制器B. 逆变器C．太阳电池D.蓄电池 2.太阳能光伏发电系统中，__A____指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。 A．孤岛效应B. 光伏效应C．充电效应D.霍尔效应 3.在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流过，该电流称为太阳电池的__C____。 A．短路电流B. 开路电流C．工作电流D.最大电流 4,. 蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比称为容量__D____。 A．输入效率B. 填充因子C．工作电压D.输出效率 5. 蓄电池使用过程中，蓄电池放出的容量占其额定容量的百分比称为__D____。 A．自放电率B. 使用寿命C．放电速率D.放电深度 6. 在太阳能光伏发电系统中，太阳电池方阵所发出的电力如果要供交流负载使用的话，实现此功能的主要器件是___B___。 A．稳压器B. 逆变器C．二极管D.蓄电池 7. 当日照条件达到一定程度时，由于日照的变化而引起较明显变化的是__C____。 A．开路电压B. 工作电压C．短路电流D.最佳倾角 8. 太阳能光伏发电系统中，太阳电池组件表面被污物遮盖，会影响整个太阳电池方阵所发出的电力，从而产生_D_____。 A．霍尔效应B. 孤岛效应C．充电效应D.热斑效应 9. 太阳电池最大输出功率与太阳光入射功率的比值称为__B____。 A．填充因子B.转换效率C．光谱响应D.串联电阻 10. 太阳电池方阵安装时要进行太阳电池方阵测试，其测试条件是太阳总辐照度不低于___D___mW/cm2。 A．400 B. 500 C．600 D.700 11. 在太阳能光伏发电系统中，最常使用的储能元件是下列哪种__C__。 A．锂离子电池 B. 镍铬电池 C.铅酸蓄电池 D. 碱性蓄电池 12. 一个独立光伏系统，已知系统电压48V，蓄电池的标称电压为12V，那么需串联的蓄电池数量为__D__。 A．1 13.标准设计的蓄电池工作电压为12V，则固定型铅酸蓄电池充满断开电压为14.8～15.0V，其恢复连接电压值一般为__C__。 A．12V B. 15V C. 13.7V D. 14.6V 14．某单片太阳电池测得其填充因子为77.3%，其开路电压为0.62V，短路电流为5.24A,其测试输入功率为15.625W,则此太阳电池的光电转换效率为__A__。 A．16.07% B. 15.31% C. 16.92% D. 14.83% 15．蓄电池的容量就是蓄电池的蓄电能力，标志符号为C，通常用以下哪个单位来表征蓄电池容量__D__。 A．安培 B.伏特 C. 瓦特 D. 安时 二．填空题（每题2分，共15题） 1.太阳能光伏发电系统中，没有与公用电网相连接的光伏系统称为_离网_____太阳能光伏发电系统；与公共电网相连接的光伏系统称为_并网_____太阳能光伏发电系统。
二极管型号及含义
二极管型号及含义 ?分享 ?转载 ?复制地址 ?转发到微博 揉綮嗜谁 2011年03月21日 20:05 阅读(2) 评论(0) 分类：个人日记?举报 ?字体：中▼ o小 o中 o大 国家标准国产二极管的型号命名分为五个部分，各部分的含义见下表。 第一部分用数字“2”表示主称为二极管。 第二部分用字母表示二极管的材料与极性。 第三部分用字母表示二极管的类别。 第四部分用数字表示序号。 第五部分用字母表示二极管的规格号。第一部分： 主称第二部分： 材料与极性第三部分：类别第四部分： 序号第五部分： 规格号 数字含义字母含义字母含义用数字表示同一类别产品序号用字母表示产品规格、档次 2二极管AN型锗材料P小信号管（普通管） W电压调整管和电压基准管（稳压管） L整流堆 BP型锗材料N阻尼管 Z整流管 U光电管 CN型硅材料K开关管 B或C变容管 V混频检波管 DP型硅材料JD激光管 S遂道管 CM磁敏管 E化合物材料H恒流管 Y体效应管
EF发光二极管 例如： 2AP9(N型锗材料普通二极管2CW56(N型硅材料稳压二极管) 2——二极管2——二极管 A——N型锗材料C——N型硅材料 P——普通型W——稳压管 9——序号56——序号 按用途分类： 整流二极管系列(34)二极管(44400)稳压二极管系列(27737) 触发二极管系列(2)开关二极管系列(9)检波二极管系列(22) 变容二极管系列(24532)双向二极管系列(5)瞬态电压吸收二极 管系列(222) 发光二极管系列(62)快恢复整流二极管系列(56)汽车整流二极 管系列(9) 高效整流二极管系列(19)光敏二极管系列(3)整流桥系列(137) 圆珠快速二极管系列(1)变阻二极管(3941)硅整流二极管系列(23885) 碰撞雪崩渡越时间二极管(1010)锗二极管与硒二极管(476)隧道二极管(319) 稳流二极管(396)U段与微波段混频二极管(3729)U段与微波段检波二极管(995) 二极管阵列(599)瞬变抑制二极管(14792)硅微波二极管(44400) 贴片二极管(44400) （二）国产三极管的型号命名方法 国产三极管的型号命名由五部分组成，各部分的含义见下表。 第一部分用数字“3”表示主称和三极管。 第二部分用字母表示三极管的材料和极性。 第三部分用字母表示三极管的类别。 第四部分用数字表示同一类型产品的序号。 第五部分用字母表示规格号。 第一部分： 主称第二部分： 三极管的材料和特性第三部分：类别第四部分： 序号第五部分： 规格号 数字含义字母含义字母含义用数字表示同一类型产品的序号用字母A或B、C、D……等表示同一型号的器件的档次等 3三极管A锗材料、PNP型G高频小功率管 X低频小功率管 B锗材料、NPN型A高频大功率管
极管三极管基础概念练习题
第一章二极管及其应用 二极管 1、自然界中的物质，按照导电能力的不同，可分为_______、_______和______。 2、半导体的导电性能：_______________，常用的半导体材料有_____、_____。 3、半导体的导电性能：________、_______、________。 4、本征半导体：_____________半导体。 本征半导体硅或锗---__价磷元素----N型半导体（多数载流子为带__电的______） ---__价硼元素----P型半导体（多数载流子为带__电的_____） 5、二极管的材料和极性： 举例：2CZ______________________ 2AP______________________ 2BU______________________ 2DW_____________________ 6、二极管：将P型半导体和N型半导体结合在一起，在结合处形成一个特殊的薄层，即_______，一个_______可以制作一只二极管。 7、二极管的图形符号和文字符号：________________（标出正负极）。 8、二极管的重要特性：_____________ 即：_______________________________________。 9、二极管的伏安特性：表示二极管两端的____和流过二极管的____之间的关系。 伏安特性曲线：表示二极管两端的电压和流过二极管的电流变化的关系曲线。 二极管的伏安特性包括：__________和_________。 （2）正向特性：二极管加正向电压（正极接____电位，负极接____电位），超过________时，二极管开始_________。
太阳能电池板选择
太阳能电池的最大功率Pmax=开路电压×短路电流，这是它们的理想功率，而平时大家衡量太阳能电池的是额定功率Pm。实际中额定功率是小于最大功率的，主要是由于太阳能电池的输出效率u只有70%左右。在使用中由于受光强度 如果太阳能电池要直接带动负载，并且要使负载长期稳定的工作，则负载的额定功率为Pr=。如果按照负载的功率选择太阳能电池的功率则电池的功率为：Pm=。
例如:有一块单晶硅电池的组件，最大的输出功率Pm(额定功率)为25W，峰值电压(额定电压)Ump为，峰值电流(额定电流)为，开路电压为21V，短路电流为Isc为，某地区有效光照时间为12小时，求太阳能电池一天的发电量和所需的蓄电池的容量。 已知:Pm=25w,h=12h,U=,太阳能电池的发电效率为:u=,蓄电池的补偿值为 n= 太阳能电池的发电量:M=Pm×h×u=25×12×=210W 按上诉公式:C=Ph/U=25×12/= 那么实际的蓄电池的有效容量要在C==以上 所以在实际中我们可以选择14Ah左右容量的蓄电池。 在我国南方和北方的地区由于地理纬度上的差异，夏季和冬季的太阳日照时间可以根据下面的公式计算:H=12±ɡ,H表示日照时间、12为日照平均时间、表示地理上的经度纬度的差异、ɡ表示所在地的地理纬度、±夏季取＋,冬季取－。光照效率一般在夏季取左右，春秋季取，冬季取～，这样有效光照时间就为:h=H ×光照效率。 蓄电池和太阳能电池的配接 目前生产太阳能电池产品种类和规格很多，对于蓄电池来讲一般有6V、12V、24V的。那么如何将太阳能电池和蓄电池配接起来？通常来说太阳能电池的额定输出电压要比蓄电池高～倍，这是因为蓄电池的充电效率决定的，因为太阳能电池的充电，不象使用市电给蓄电池充电一样有较大的选择余地，况且它在给蓄电池充电的时候功率波动比较大，这要先考虑太阳能电池的成本问题。假如蓄电池的充电时率选择在C10,充电的补偿值定位倍，那么一个额定12V电压的蓄电池应当选配的太阳能电池的电压应该在12V×=左右的太阳能电池，这个电压值已经接近蓄电池的极限充电电压。用太阳能电池给手机电池充电也是一样的，充电的电压越高则充电的功率就会越大，那么其他的充电时间和充电补偿值就要另外计算。
旁路二极管在光伏组件中的作用
一、热斑效应 一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。这种效应能严重的破坏太阳电池。有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。 二、Bypass diode的作用： 当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。 二、Bypass diode 选择原则： １、耐压容量为最大反向工作电压的两倍； ２、电流容量为最大反向工作电流的两倍； ３、结温温度应高于实际结温温度； ４、热阻小； ５、压降小； 三、实际结温温度测量方法： 把组件放在75度烘箱中至热稳定，在二极管中通组件的实际短路电流，热稳定后（例如1h），测量二极管的表面温度，根据以下公式计算实际结温： Tj=Tcase + R*U*I 其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度（用热电偶测出），U是二极管两端压降（实测值），I为组件短路电流。计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。
四、旁路二极管对电路影响示意图： 当电池片正常工作时，旁路二极管反向截止，对电路不产生任何作用；若与旁路二极管并联的电池片组存在一个非正常工作的电池片时，整个线路电流将由最小电流电池片决定，而电流大小由电池片遮蔽面积决定，若反偏压高于电池片最小电压时，旁路二极管导通，此时，非正常工作电池片被短路。 五、每个旁路二极管并联电池片数目的计算 １、旁路二极管电流容量最小应为： Ｉ＝４．７３×２＝８.４６Ａ ２、选用１０ＳＱ０３０型二极管 最大返偏电压为：V RRM=30vＩＡＶ＝１０ＡＶＦ＝０.５５Ｖ Ｔ ＝-５５－２００℃ Ｊ ３、耐压容量为３０Ⅴ的旁路二极管最多可保护１２５×１２５电池片数目为：Ｎ＝３０/（２×０.５１３）≈２９.２４ 即最多可保护２９片１２５×１２５电池片； ４、旁路二极管截止状态时存在反向电流，即暗电流，一般小于０.２微安； 原则上每个电池片应并联一个旁路二极管，以便更好保护并减少在非正常状态下无效电池片数目，但因为旁路二极管价格成本的影响和暗电流损耗以及工作状态下压降的存在，对于硅电池，每十五个电池片可并联一个旁路二极管为最佳。
光伏系统概论
光伏系统概论试题 一、选择题 (1)全球能源总消耗量是太阳辐射到地球的能量是多少（A） A、1/14000 B、1/1400 C、1/140 D、1/14 (2)大气中的主要成分是（D） A、H2O B、CO2 C 、CH4D、N2 (3)硅的带隙能量为（B） A 、1.0eV B、1.1 eV C 、1.2 eV D、1.3 eV (4)光伏模式在标准测试条件下随日照强度不同的表现为（C） A、日照强度增加，电流减小 B、日照强度增加，电压减小 C、日照强度减小，电流减小 D、日照强度减小，电压增加 (5)不同材质的电池单元分配比例最大的是（B） A、单晶硅电池 B、多晶硅电池 C、薄膜电池 D、其它电池 (6)铅酸蓄电池内阳极和阴极分别是什么物质（A） A、PbO2,Pb B、Pb,PbO2 C、PbSO4,Pb D、PbSO4,PbO2 (7)下面哪种不是单晶硅的制备方法：（A） A、硅带法 B、区熔法 C、直拉单晶法 D、磁拉法 (8)下面哪种表面的反射率最大（D） A、干黑土 B、草地 C、黄沙 D、雪地
（9）下面对光伏发电系统部件分解方法错误的是（B ） A 、机械分解 B 、生物分解 C 、化学分解 D 、热分解 （10）评价太阳能电池性能的优劣的参数是：（C ） A 、少数载流子 B 、多数载流子 C 、填充因子 D 、空穴对 （11）太阳能组件中串联数目较多时，为了安全起见，在每个组件 上并接哪种二极管：（A ） A 、旁路二极管 B 、稳压二极管 C 、阻塞二极管 D 、肖特基二极管 （12）孤岛效应指的是：（B ） A 、光伏组件被物体遮挡住，影响发电； B 、主电网供电中断，光伏系统继续发电； C 、光伏组件在阳光照射下，转换效率下降； D 、光伏组件中某部分出现短路； （13）表示太阳能电池的伏安特性曲线图的是：（A ） A 、I I S I M 0OC B 、
旁路二极管的选择
旁路二极管的选择 旁路二极管的作用是防止热斑效应发热烧坏使组件。 1 工作电流（应大于单体电池的短路电流） 2 最大结温（应大于二极管工作时自身的温度） 3 热阻（热阻小能使二极管及时散热，不致于热失效） 4 压降（压降小能减少自身的发热） 5 反向击穿电压(大于与其并联的电池的开路电压的叠加值) 如图 以现在的72片电池串联的组件为例:，6列，12行。图1为串联图。图2为电路图。 图示的结构中一个二极管与两串电池片相连，每串电池片为12片单体电池相连。 图1 图2 假设串联电池中第一组中有一块电池由于被遮挡，而短路电流小于流过它的电流，则该片电池成为负载。这时与该串电池并联的二极管D1由于两端电压等于正常工作的电池的开路电压的叠加值，且使D1处于正向偏置并大于其开启电压0.7V-0.4V，于是D1导通，这样与 D1并联的电池串就被短路了。 二极管的反向击穿电压URM应大于与其并联的电池开路电压叠加值24*0.62= 14.88V。 工作电流I 应大于单体电池的短路电流5.3A。 二极管的自身压降越小越好，因为电流一定若压降大，则发热大，有可能使二极管失效。二极的热阻反应了二极管的散热能力，热阻越小，则散热越好，二极管因为过热失效的可能 性就越小。 最大结温反应了二极管的耐热能力，如果二极管的工作温度长期超过该温度则会导致该二极 管的过热失效。结温要求大于150℃。 常见的72片单体电池串联组件的接线盒中用10SQ050型肖特基二极管，其反向工作电压为50V大于14.88V，满足条件；最大平均电流10A大于5.3A，满足要求。最大结温度200℃大于150℃，故满足使用条件。还应按在IEC 61215测试二极管发散热量是否满足要求。
二极管电路的解题方法
中职《电子技术基础》教学中，二极管电路的计算看似简单，但实际学生计算起来却不易上手，往往容易出现错误，不能得出正确的结果。并且到学生临近毕业时，这种电路题大多数学生仍不会做。问题出在什么地方呢？主要在于方法不得当，概念模糊，思维没跟上。下面就这类题型的解题方法进行探讨。 一、利用电位法进行求解 在教学实践中，我总结出用电位法可快速准确求解出这类题目。现在，我们先探讨理想二极管问题。所谓理想二极管是指二极管正向偏置时正向压降为0，正向电阻为0；而反向偏置时，反向电流为0，反向电阻为∞。一定条件下把二极管理想化能快速解决许多类似问题，是可行的。 例一：如图（1）所示，d1为理想二极管，其它参数如图，试求uab两端的电压值。 分析：此类题型首先要弄清楚二极管在电路中的状态，即是正向导通，还是反偏截止的。利用电位法就可快速确定二极管的状态。步骤：①选定参考点，根据电路组成情况选择合适的位置为参考点。在本电路中，b、c、d三点均可作为电路的参考点，我们这里选择c点作为电路的参考点。注意，a点不能作为电路的参考点，为什么呢？是因为d1的状态未确定，电路的电流也未知，若a点作为电路的参考点，电路其它位置的电位就不能确定下来。②根据参考点的选择确定b、d两点的电位。很明显，由于uc=0v，e2=12v，所以ub=12v；而e1=6v，且d点接e1负极，故ud=12v-6v=6v。因此电路局部可以画成下图： 非常明显，d1为正向偏置，所以d1导通。由于d1为理想二极管，导通时正向压降为0v，故ua=ud=6v。所以本题uab=ua-ub=6v-12v=-6v。 例二：如图（3）所示，d1、d1均为理想二极管，其它参数如图，试求uab两端的电压为多少。 分析步骤：①选定参考点，根据电路组成情况选择合适的位置为参考点。同样，在本电路中，b、c、d三点均可作为电路的参考点。为分析问题简便，我们把通过导线直接相连的所有位置视为同一点，即等电位点，即在上图中所标注的三个b点我们把它看作为一个点。在这里仍选择c点作为电路的参考点。②根据参考点的选择确定b、d两点的电位。由于uc=0v，则ub=0v-e2=0v-9v=-9v，ud=ub-12v=-9v-4.5v=-13.5v。因此电路局部可以画成下图（4）： 根据b、c、d三点电位关系就可以判断出d1、d2均处于正偏导通状态，那么d1、d2会同时导通吗？如果是，则a点的电位就不确定了。事实上由于d1的正偏电压大于d2的正偏电压，所以d1优先d2导通，d1导通，于是a点电位就和d点相等，为-13.5v，这样反过来使d2变为截止了。所以本题uab=ua-ub=-13.5v-（-9v）=-4.5v。 二、用支路电压法求解 除了用上面的电位法判断二极管的状态来解决问题外，还可用支路电压法来判断二极管的状态，进而进行求解。 例三：如图下所示，d1、d1均为理想二极管，其它参数如图，试求ab两端的电压的uab。 方法与步骤：①首先断开两只二极管，或将d1、d1看作是无穷大的电阻；②求断开后二极管两端的电压。 d1：绕行路径b→c→a，uba=e2+ir1=9v+0×4kω=9v； d2：绕行路径d→b→c→a，uda=-e1+e2+ir1=-12v+9v+0×4kω=-3v。 注：由于视电路为开路，所以i=0。 因此d1正偏导通，而d2反偏截止。于是ua=ub=9v，所以本题uab=ua-ub=9v-9v=0v。
9-组件热斑效应的原因与防护
组件热斑效应原因和运维防护措施 曹晓宁1闻震利2吴达1 ( 1. 中广核太阳能开发有限公司100048; 2. 镇江大全太阳能有限公 司212211) 摘要：光伏电站中组件在运行中存在很多因素引起功率损耗并可能导致安全问题，热斑效应会造成组件功率的大幅度下降，而且是比较严重的安全隐患。在组件生产过程、现场施工和运行维护中可以对技术指标提出要求或采取相应的措施来防护热斑效应。为了减少运维工作量，提供效率，监控系统可以对组件的电流和电压进行监测并进行逻辑判断，可帮助运维人员进行针对性的排查，提高光伏电站运行的安全可靠性。 光伏发电是人类解决能源危机和环境问题的必由之路，在过去的二十年里光伏发电产业有了迅猛的发展，权威能源机构预测在本世纪中叶光伏发电会能为人类主要的供电方式之一。太阳电池组件是光伏电站的核心元件，组件的性能和安全可靠性直接决定了光伏电站的运行效率。目前组件的标称功率是在标准测试环境下（标准条件具体是指：温度25℃，光谱分布AM1.5，辐照强度是1000W/m2）的发电功率，而在实际运行环境中，由于温度、辐照强度、光谱失配等因素会影响组件的实际发电功率。在实际应用中，组件的阴影遮蔽是不可避免的问题，阴影遮蔽会造成功率损失，而且会导致局部发热，产生安全隐患，即热斑效应。本文对热斑的成因和热斑效应的防护措施进行探讨。 1、热斑效应 晶硅组件是由多个太阳电池片串联组成，当串联支路中的一个太阳电池被遮挡时，将被当作负载消耗其他的太阳电池所产生的能量，被遮蔽的太阳电池此时会严重发热，称为热斑效应，如图1所示。热斑效应会严重影响组件的输出功率，同时会破坏太阳电池的性能。有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗，热斑效应时组件温度分布如图2所示，可以看到被遮挡电池的温度明显高于其它电池。 图1 热斑效应原理示意图