二极管器件降额准则

二极管降额曲线是二极管的一个重要参数,为了测量二极管在较高环境温度下能够整流的最大功率,我们引入降额曲线.掌握了二极管正向平均电流降额曲线就可以让二极管在安全工作的条件下得到较高的整流功率。

●半导体器件的选择

为了合理使用器件，首先必须考虑器件的最大额定值、降额因子及封装形式。

1、不能超过器件的最大额定值

器件的最大额定值是指器件能够安全使用的工作条件和环境条件的极限值。器件使用时，无论条件怎样恶劣，都不允许超过或瞬时超过规定的极限值。只有在此规定值以下使用，才能保证充分发挥器件的功能，使其可靠地工作，否则就有可能使器件损坏或使参数退化，寿命大大缩短。

因此，电路设计者在选择器件时，应充分考虑在初期和整个工作寿命期，外界条件发生的任何变化（如电流电压变化、设备原件变化、电路控制调整、负载变化、信号变化、环境条件变化等），都不会超过器件所允许的最大额定值。此外，还要注意到器件最大额定值的各项参数之间是相互联系的，在设计和使用时必须兼顾考虑。例如，对于整流器件，其正向平均电流、反向漏电流会受到环境温度的限制。

2、降额使用

温度是影响半导体器件寿命的重要因素，器件的电流和功率额定值与器件所处的热环境密切相关。器件的结温越高，运行的失效概率会越大。为了有利于提高器件工作的可靠性，应将器件的最高结温控制在允许的范围内，防止器件过热而导致失效。

降额使用是防止器件过热的有效措施。为了确保器件工作的可靠性，应考虑对器件的最大额定参数进行降额使用。器件使用时需要降额的参数（降额因子）有：电压、电流、功率、工作结温和环境温度。降额达不到使用要求时，应选用最大额定值参数更高的器件。有些器件的某些参数不允许降额使用，例如电压基准二极管（稳压二极管）的电压（Vz）应采用规格值，不可降额。这种情况应当引起使用者的足够注意。二极管的典型降额使用范围见表1（仅供用户参考）。    

[备注]中华人名共和国国家军用标准元器件降额准则(GJB/Z3593元器件降额准则)

●定义

3.1降额derating

元器件使用中承受的应力(影响元器件失效率的电、热、机械等负载)低于其额定值，以达到延缓其参数退化，提高使用可靠性的目的。通常用应力比(又称降额因子)和环境温度来表示。

3.2 额定值 rating
元器件允许的最大使用应力值。 
3.3 应力 stress
影响元器件失效率的电、热、机械等负载。 
3.4 应力比 stress ratio
元器件工作应力与额定应力之比。应力比又称降额因子。 

●要求

4.1降额等级的划分

通常元器件有一个最佳的降额范围。在此范围内，元器件工作应力的降低对其失效率的下降有显著的改善，设备的设计易于实现，且不必在设备的重量、体积、成本方面付出大的代价。按设备的可靠性要求、设计的成熟性、维修费用和难易程度、安全性要求，以及对设备重量和尺寸的限制因素，综合权衡确定其降额等级。在最佳降额范围内推荐采用三个降额等级。

4.3降额的限度

将额可以有效地提高元器件的使用可靠性，但降额是有限度的。

4.4降额量值的调整

不应将降额量值绝对化。降额是多方面因素综合分析的结果。