Силови диоди

Електро-дупка кръстовище

По принцип въз действа по-полупроводникови устройства са явления и процеси, протичащи в границата между 2 зони с различни видове полупроводникови електронна проводимост - електрическа (п-тип) и отвор (р-тип). В п-типния регион преобладават електроните, които са основните носители на електронни заряди, положителни заряди (дупки) в р-областта. Границата между два региона с различни видове проводимост се нарича рн кръстопът.

Функционално, диодът (фиг.1) може да се разглежда като неконтролиран електрически ключ с едностранна проводимост. Диодът е в проводящо състояние (затворен ключ), ако се прилага директно напрежение.

Токът през диода iF се определя от параметрите на външната верига, а спадът на напрежението в полупроводниковата структура има малка стойност. Ако на диода се приложи обратимо напрежение, той е в непроводящо състояние (отворен ключ) и през него протича малък ток. Намаляването на напрежението в диода в този случай се определя от параметрите на външната верига.

Защита на силови диоди

По-подходящи електронни причинява увреждане diodika са на най-високо увеличение на скоростта на постоянен ток диР / DT, когато той е включен, за високо напрежение, по време на изключване, повечето от излишната стойност на тока напред и структурата на разпределение е неприемливо огромен договаряне напрежение.

При големи стойности на diF / dt се наблюдава нееднородна концентрация на носители на заряд в диодната структура и вследствие на това локално прегряване със следното структурно увреждане. Основната предпоставка за големи стойности на diF / dt е малката индуктивност във веригата, съдържаща източника на напрежението напред и включения диод. За да се намалят стойностите на diF / dt, индукторът се редува с диода, което ограничава скоростта на нарастване на тока.

За да се намалят стойностите амплитудата на напрежението прилага diodiku при изключване верига се използва последователно свързан с резистор R и кондензатор С - така наречените RC-верига, свързана паралелно diodiku.

За защита на диодите от текущо претоварване в аварийни режими се използват високоскоростни електронни предпазители.

Основни типове захранващи диоди

По основните характеристики и предназначение диодите са разделени на три групи: диоди за общо предназначение, диоди за бързо възстановяване и Schottky диоди.

Диоди за обща употреба

Тази група диоди има най-високи стойности на обратното напрежение (от 50 V до 5 kV) и постоянен ток (от 10 A до 5 kA). Мощната полупроводникова структура на диодите утежнява тяхната скорост. Следователно времето за обръщане на диодите е обикновено в спектъра от 25-100 μs, което ограничава въвеждането им в схеми с честота над 1 kHz. Обикновено те работят в индустриални мрежи с честота 50 (60) Hz. Директният спад на напрежението в диодите от тази група е 2.5-3 V.

Мощните диоди се предлагат в различни корпуси. Най-често срещаните са два вида реализации: щифт и таблетка (фиг.2а, Ь).

Фиг. 2. Дизайнът на диод корпусите: a-pin-b-таблетка

Диоди за бързо възстановяване. При производството на тази група диоди се използват различни технологични методи, които намаляват времето за рециклиране. А именно допингът със силиций се прилага чрез метод на дифузия на злато или платина. Поради това е възможно да се намали времето за обръщане до 3-5 μs. Въпреки това допустимите стойности на текущия ток и обратното напрежение се понижават. Допустимите стойности на тока са от 10 А до 1 кА, обратното напрежение е от 50 V до 3 kV. За по-бързи диоди времето за обръщане е 0.1-0.5 микросекунди. Такива диоди се използват в импулсни и високочестотни схеми с честоти 10 kHz и по-високи. Конструкциите на диодите от тази група са подобни на тези на диодите с общо предназначение.

Шотки диоди

Принципът на Schottky диодите се основава на свойствата на преходния регион между метала и полупроводниковия материал. За силовите диоди се използва като полупроводник изчерпан слой от n-тип силиций. За всичко това, в преходния регион от металната страна, има отрицателен заряд, а на полупроводниковата страна, положителен заряд.

Характеристика на Schottky диодите е, че постоянен ток се оправдава от движението само на основните носители - електрони. Липсата на натрупване на малцинствени превозвачи значително намалява инерцията на Schottky диодите. Времето за възстановяване обикновено е по-малко от 0,3 μs, като падащото напрежение е приблизително 0,3 V. Стойностите на циркулиращите токове в тези диоди са с 2-3 порядъка по-високи от тези в диодиката с р-n съединение. Ограниченото циркулиращо напрежение обикновено е по-малко от 100 V. Те се използват в високочестотни и нисковолтови импулсни схеми.

Силови диоди