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功率二极管
阅读:15767时间:2011-04-21 15:32:14

  功率二极管是电力电子线路最基本的组成单元,它的单向导电性可用于电路的整流、箝位、续流。合理应用功率二极管的性能是电力电子电路的重要内容。功率二极管是以PN结为基础的,实际上就是由一个面积较大的PN结和两端引线封装组成的。

分类

  1.根据制造工艺分:

  扩散功率二极管

  外延功率二极管

  2.根据特性参数(trr)分:

  普通整流功率二极管

  快恢复二极管

  超快恢复二极管

  肖特基二极管(SBD)

  3.根据结构来分:

  螺栓型

  平板型

工艺与结构

  基本结构:pnn+结构和p+pnn+结构

  制作工艺:外延和扩散

  外延功率二极管--pnn+(pin)结构

外延功率二极管--pnn+(pin)结构

  扩散功率二极管--p+pnn+结构

扩散功率二极管--p+pnn+结构

工作原理

功率二极管的工作原理

  1)当 当功率二极管的UAK<0时,p+n结反偏,承担反向电压,功率二极管处于反向阻断状态,此时漏电流很小。当UAK 继续增加,直到大于p+n 结雪崩击穿电压UBD时,功率二极管发生雪崩击穿,此时漏电流急剧增加。

  2)当 UAK>0时,p+阳极区向n区注入空穴,n+阴极区向n区注入电子;当n区充满大量的非平衡载流子( △n=△p>>nn0 ) ,即达到大注入时,n区内发生电导调制效应,功率二极管处于正向导通状态,此时通过器件的电流很大,两端的压降很低。

  3) 当撤走阳-阴极两端的正向电压, 并同时加上反压(UAK<0), 器件由导通状态进入反向恢复过程导通状态下存储在n区中的大量的非平衡载流子开始消失。阳-阴极之间的反向电压可加速n区中非平衡载流子的抽取,缩短反向恢复时间。直到n区中的非平衡载流子彻底消失,功率二极管才完全截止。

主要参数

  1. I F(AV):正向平均电流

  在规定的结温和散热条件下,允许流过的正弦半波电流的平均值。

  2. UF:正向压降

  指在一定温度下,流过某一指定的稳态正向电流时对应的管压降。

  3.URRM:反向重复峰值电压

  所能重复施加的反向峰值电压,其雪崩击穿电压UB的2/3。

  4. TJM:工作结温

  在PN结不损坏的前提下,所能承受的平均温度(125~175℃)。

  5. trr:反向恢复时间

  指由导通到关断时,从正向电流过零到反向电流下降到其值的1/4时的时间间隔。

  6. I FSM:浪涌电流

  指功率二极管所能承受的的连续一个或几个工频周期的过电流。

应用

  1 工频应用:整流

  2 开速开关应用:开关电源、不间断电源、交流电动机

  3 逆变电路:与晶闸管、GTO、GCT和IGBT等器件反并联续流用。

结构、特点及应用比较

功率二极管的结构、特点及应用比较

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