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旁路二極管試驗(yàn)檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-23 08:28:20 更新時(shí)間：2025-07-22 08:28:20

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

旁路二極管試驗(yàn)檢測(cè)

旁路二極管（Bypass Diode）是光伏組件中至關(guān)重要的保護(hù)元件，其主要作用是在組件部分電池片被遮擋或損壞時(shí)，為電流提供一條低阻通路，避免形成“熱斑效應(yīng)”（Hot Spot Effect），保護(hù)組件免受高溫?zé)龤У娘L(fēng)險(xiǎn)，并最大限度維持系統(tǒng)發(fā)電能力。由于其工作在惡劣（高溫、高濕、強(qiáng)紫外）環(huán)境中，且一旦失效會(huì)直接影響組件性能和壽命，因此對(duì)旁路二極管進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)檢測(cè)尤為關(guān)鍵。這些檢測(cè)旨在評(píng)估其電性能、熱性能、環(huán)境耐受性及長(zhǎng)期可靠性是否滿足設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求。

主要檢測(cè)項(xiàng)目

旁路二極管的試驗(yàn)檢測(cè)通常涵蓋以下核心項(xiàng)目：

正向壓降（Vf）測(cè)試： 測(cè)量二極管在額定正向電流下的導(dǎo)通壓降，評(píng)估其導(dǎo)通損耗和效率。
反向擊穿電壓（Vbr）測(cè)試： 確定二極管在反向偏置下開始發(fā)生雪崩擊穿的電壓值，驗(yàn)證其反向阻斷能力。
反向漏電流（Ir）測(cè)試： 在規(guī)定反向電壓下測(cè)量流經(jīng)二極管的微小電流，評(píng)估其反向截止特性。
熱性能測(cè)試： 包括熱阻（Rθj-a）測(cè)量、溫升測(cè)試（在額定電流下）等，評(píng)估其散熱能力和工作溫度上限。
開關(guān)特性測(cè)試： 評(píng)估二極管從導(dǎo)通到截止（關(guān)斷）或截止到導(dǎo)通（開啟）的瞬態(tài)響應(yīng)特性。
熱循環(huán)/溫度循環(huán)試驗(yàn)： 將二極管在極端高低溫之間反復(fù)循環(huán)，檢驗(yàn)其抵抗熱機(jī)械應(yīng)力的能力，評(píng)估焊點(diǎn)、封裝材料等的可靠性。
濕熱試驗(yàn)（如雙85試驗(yàn)）： 在高溫（如85℃）、高濕（如85%RH）環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間放置，評(píng)估材料吸濕、絕緣性能劣化、腐蝕或漏電流增大的風(fēng)險(xiǎn)。
反向偏壓高溫試驗(yàn)： 在高溫下施加反向電壓，加速評(píng)估其在惡劣條件下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和失效模式。
浪涌電流（Ifsm）承受能力測(cè)試： 驗(yàn)證二極管承受短時(shí)大電流沖擊（如云層移動(dòng)導(dǎo)致光照突變）的能力。
機(jī)械強(qiáng)度與耐候性測(cè)試： 如振動(dòng)、沖擊、紫外線老化等（尤其針對(duì)帶外殼或集成在接線盒中的二極管）。

主要檢測(cè)儀器

完成上述檢測(cè)項(xiàng)目需要依賴專業(yè)的測(cè)試設(shè)備：

半導(dǎo)體參數(shù)分析儀/源測(cè)量單元（SMU）： 用于精確測(cè)量Vf、Ir、Vbr等靜態(tài)參數(shù)。
I-V曲線測(cè)試儀： 可快速掃描二極管完整的正向和反向I-V特性曲線。
示波器及脈沖電流源： 用于測(cè)量開關(guān)特性（如反向恢復(fù)時(shí)間trr）和浪涌電流測(cè)試。
精密恒流源、恒壓源： 提供測(cè)試所需的穩(wěn)定電流或電壓。
熱阻測(cè)試儀/熱像儀： 用于測(cè)量熱阻（Rθj-a）或通過紅外熱成像監(jiān)測(cè)器件表面溫度分布。
高低溫試驗(yàn)箱/恒溫恒濕試驗(yàn)箱： 提供溫度循環(huán)、濕熱試驗(yàn)所需的環(huán)境條件。
反向偏壓/高溫壽命試驗(yàn)系統(tǒng)： 集成高溫環(huán)境和反向偏壓電源，進(jìn)行加速老化試驗(yàn)。
浪涌電流發(fā)生器： 產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 60747）規(guī)定波形的短時(shí)大電流脈沖。
環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備： 如振動(dòng)臺(tái)、沖擊臺(tái)、紫外老化箱等，用于機(jī)械和耐候性測(cè)試。

核心檢測(cè)方法

檢測(cè)方法需嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：

靜態(tài)參數(shù)測(cè)試（Vf, Ir, Vbr）： 通常使用四線法測(cè)量Vf以減少引線電阻誤差。Ir和Vbr測(cè)試需在規(guī)定的溫度（常為25℃或75℃）和電壓/電流設(shè)置下進(jìn)行。
熱阻（Rθj-a）測(cè)量： 常采用電學(xué)法（如瞬態(tài)熱阻測(cè)試法），通過測(cè)量二極管的熱敏參數(shù)（如Vf）隨功率和溫度的變化來計(jì)算。
溫度循環(huán)/濕熱試驗(yàn)： 按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度范圍（如 -40℃ 到 +85℃）、循環(huán)次數(shù)、升降溫速率以及在濕熱條件下的溫濕度曲線和持續(xù)時(shí)間進(jìn)行。
反向偏壓高溫試驗(yàn)： 將二極管置于高溫環(huán)境（如100℃, 125℃）中，施加額定反向電壓（或更高比例），持續(xù)數(shù)百至數(shù)千小時(shí)，定期監(jiān)測(cè)參數(shù)變化。
浪涌電流測(cè)試： 施加規(guī)定波形（如10/1000μs正弦半波）和峰值電流的脈沖，測(cè)試后檢查二極管是否損壞或參數(shù)是否超標(biāo)。
開關(guān)特性測(cè)試（trr）： 通過快速切換電流方向并利用示波器捕捉反向電流波形，測(cè)量反向恢復(fù)時(shí)間。

關(guān)鍵檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

旁路二極管試驗(yàn)檢測(cè)需依據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保結(jié)果的可比性和權(quán)威性：

IEC 61215 (地面用晶體硅光伏組件-設(shè)計(jì)鑒定和定型): 組件標(biāo)準(zhǔn)，但其熱斑耐久性試驗(yàn)（MQT 09）本質(zhì)上是驗(yàn)證旁路二極管的保護(hù)功能。
IEC 62790 (光伏組件接線盒用旁路二極管): 專門針對(duì)接線盒中旁路二極管的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定了術(shù)語、要求（包括電氣、熱、環(huán)境、耐久性）、測(cè)試方法（如溫度循環(huán)、濕熱、反向偏壓高溫、浪涌電流等）、標(biāo)記和文檔要求。
UL 1703 (平板光伏組件和面板標(biāo)準(zhǔn)): 北美安全標(biāo)準(zhǔn)，包含對(duì)旁路二極管及接線盒的要求和測(cè)試（如溫度測(cè)試、旁路二極管功能測(cè)試）。
GB/T 37863-2019 (光伏組件接線盒技術(shù)要求): 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，等同采用IEC 62790:2014，是國(guó)內(nèi)的權(quán)威依據(jù)。
IEC 60747 (半導(dǎo)體器件): 第1部分為總則，第5部分（分立器件和集成電路）中的相關(guān)條款（如整流二極管特性）可用于基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)試。
JESD22 (JEDEC 可靠性測(cè)試方法): 例如JESD22-A104 (溫度循環(huán))、JESD22-A101 (高溫存儲(chǔ)壽命)、JESD22-A110 (溫濕度偏壓)等，常被引用或作為基礎(chǔ)方法。
IEC 60068 (環(huán)境試驗(yàn)): 第2部分包含各種環(huán)境試驗(yàn)（如溫度變化、濕熱）的標(biāo)準(zhǔn)方法。

嚴(yán)格依據(jù)上述項(xiàng)目、使用專業(yè)儀器、遵循標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行旁路二極管試驗(yàn)檢測(cè)，是確保光伏組件長(zhǎng)期可靠、高效、安全運(yùn)行的根本保障。制造商、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和終端用戶都應(yīng)高度重視這一環(huán)節(jié)。