高壓硅堆

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10~500kV

100mA~2000mA

高壓硅堆又叫硅柱。它是一種硅高頻高壓整流二極管。工作電壓在幾千伏至幾萬伏之間。常用于黑白電視機或其他電子儀器中作高頻高壓整流。它之所以能有如此高的耐壓本領，是因為它的內部是由若干個硅高頻二極管的管心串聯起來組合而成的。外面用高頻陶瓷進行封裝。

技術參數

高壓硅堆具有體積小、重量輕、機械強度高、使用簡便和*等優點，普遍用于直流高壓設備中作為基本的整流元件。實際上一個硅堆常由數個至數十個硅整流二極管串聯封裝而成。具有單向導電性的硅二極管的正反向伏安特性下圖所示，由下圖可知當二極管上外加正向電壓Uf很小時正向電流很小，但當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。又當外加反壓Ur于二極管時則二極管呈現很大阻抗，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可達數千伏至上萬伏。

硅二極管伏安特性

硅二極管和硅堆基本技術參數如下：

1.額定整流電流If—指的是通過二極管的正向電流在一個周期內的平均值。在選擇整流元件時顯然應使其If≥Id，即運行中通過二極管的電流不應大于If。

2.正向壓降Uf—當二極管通過的正向電流為額定值If時在管子兩端的壓降。

3.額定反峰電壓值Ur一即二極管截止時在管子兩端允許出現的高反向工作電壓峰值。它是電容器上電壓和變壓器輸出電壓之差，它的波形基本上相當于一個帶直流分量的正弦波。在選擇整流元件時應使Ur滿足下式：

式中，UT—工頻試驗變壓器T的輸出電壓(有效值) ；

S—紋波因數；

Ud—輸出直流電壓算數平均值。

否則管子可能出現反向擊穿。一般Ur選為它的擊穿電壓的1/2～2/3，即Ur=(1/2～2/3)UR。

4.反向平均電流Ir—在高反向工作電壓作用下流過管子的反向電流平均值。 

高壓硅堆技術參數

高壓硅堆使用注意事項

使用硅堆時還應掌握它的過載特性，一般硅堆的正向損壞是由于二極管PN結的熱擊穿造成的，根據大功率硅整流元件技術標準規定，PN結的高允許工作溫度為140℃

因此在正常工作時結溫必須低于140℃，不然會引起硅堆特性變壞和加速封裝硅堆的絕緣介質的老化，從而影響硅堆使用壽命。為了在正常工作狀態下保證PN結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，應不小于其在正常實際工作狀態中的電流大值。特別是對一些正常工作狀態下負載側經常發生閃絡或擊穿的直流高壓設備(例如靜電除塵器中)的硅堆，If值應適當選大一些。此外所規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使用相應的高頻高壓硅堆。

3.高壓硅堆所標稱的額定整流電流值是指在使用環境溫度為室溫時的平均整流電流值。如在較高的環境溫度下工作時，所允許的整流電流值應相應地減小。下圖為環境溫度與被允許的平均整流電流百分比的關系曲線。

硅堆溫度負載特性曲線

4.高壓硅堆的結溫是由于PN結的功率損耗對結部加熱所致，而結功率損耗還與整流電流的波形和施加的反向電壓有關。例如，當波形為非正弦波而是矩形波時，硅堆的整流電流值應減小。當反向電壓較高時尚需考慮反向功率損耗(一般情況下可忽略)，務必使其不要超過元件允許值。

但是在事故狀態下，例如試品發生擊穿或閃絡，則硅堆有可能流過很大的正向電流，此時結溫允許在一短時間內超過額定高允許結溫，若時間很短則尚不致造成損壞。但若在某一給定的時間問隔內，電流值超過了相應的某一限度，則PN結可能因過流而使元件燒毀。另外，即使電流值不超過這個限度，這種過電流的沖擊次數在硅堆的整個使用壽命期間也不能太多(大約在幾百次)。表示硅堆在多長的時間間隔內，允許流過多大的故障電流的特性，稱為過載特性(此時結溫不能超過160℃)，而該允許的電流值稱為過載電流額定值。下圖分別為額定整流電流為150 mA和0.5A硅堆的過載特性曲線。

150mA硅堆(a)和0.5 A硅堆(b)過載特性

為了保護硅堆必須保證流過硅堆的事故電流(峰值)不超過允許的過載電流(峰值)，一般只需在高壓回路選用合適的限流電阻R即可。但在一些額定電流較大、持續運行時間較長的直流高壓設備中，為了避免電阻會增加設備在正常工作狀態下的功率損耗，常不采用R而選用晶閘管、過流繼電器和快速熔斷器等元件作為過電流保護。 

高壓硅堆的修復使用

黑白電視機遇潮濕天氣在高壓包腔內容易產生高壓打火的現象。火花將高壓硅堆圓柱體表面擊刻成條條溝槽，使硅堆在高電壓下，外表面拉弧導通，顯像管第二陽極無高壓，造成電視無光柵。

這時，可把高壓硅堆圓柱表面的碳化物用刀刮除，再用砂紙打磨干凈，只要用表測量硅堆的性能仍屬好的，即可在它的表面涂敷一層環氧樹脂，待固化后即可使用。

高壓包在清除腔內碳化物后可以使用。