電力二極管可以在交流-直流變換電路中作為整流元件,也可以在電感元件的電能需要適當(dāng)釋放的電路中作為續(xù)流元件,還可以在各種電流電路中作為電壓隔離、鉗位或保護(hù)元件。


整流元件


續(xù)流元件


下面按照正向壓降反向耐壓反向漏電流等特性,特別是反向恢復(fù)特性的不同介紹,幾種常用的電力二極管。
1、普通二極管
普通二極管又稱整流二極管
多用于開(kāi)關(guān)頻率不高,( 1kHz以下)的整流電路中
反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng),一般在5μs以上。
正向電流定額和反向電壓定額卻可以很高,分別可達(dá)數(shù)千A數(shù)千V。
2、快恢復(fù)二極管
簡(jiǎn)稱快速二極管(FRD)恢復(fù)過(guò)程很短(一般5μs以下)
外延型PiN結(jié)構(gòu)快恢復(fù)二極管,又稱 (FRED),反向恢復(fù)時(shí)間更短 (可低于50ns),正向壓降很低(0.9v)。
性能上可以分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個(gè)等級(jí),前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納米或更長(zhǎng),后者則在100ns以下甚至達(dá)到20~30ns。
3、肖特基二極管(SBD)
與PN結(jié)結(jié)構(gòu)的二極管相比,肖特基二極管優(yōu)點(diǎn)在于:
反向恢復(fù)時(shí)間很短,10~40ns。
正向恢復(fù)過(guò)程中也不會(huì)有明顯的電壓過(guò)沖。
在反向耐壓較低的情況下,其正向壓降也很小,明顯低于快恢復(fù)二極管。
因此其開(kāi)關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還要小效率高。
缺點(diǎn):
所能承受的反向耐壓提高時(shí)其正向壓降也會(huì)高得不能滿足要求,因此多用于200伏以下的低壓場(chǎng)合。
反向漏電量較大且對(duì)溫度敏感,因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略,且必須嚴(yán)格地限制其工作溫度
特性:
1、靜態(tài)特性
電力二極管靜態(tài)特性主要指其伏安特性。當(dāng)電力二極管承受的正向電壓達(dá)到門檻電壓時(shí),正向電流才開(kāi)始明顯增加,處于穩(wěn)定導(dǎo)通狀態(tài)。
當(dāng)電力二極管承受反向電壓時(shí),只有少子引起了微小而數(shù)字恒定的反向漏電流


2、動(dòng)態(tài)特性
因?yàn)榻Y(jié)電容的存在,電力二極管在零偏置(外加電壓為零)、正向偏置和反向偏置這三種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的時(shí)候,必然經(jīng)歷一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。顯然靜態(tài)特性無(wú)法描述,引出了動(dòng)態(tài)分析,下面結(jié)合圖片分析


正偏轉(zhuǎn)反偏


零偏轉(zhuǎn)為正偏
第一幅圖給出了正偏轉(zhuǎn)為反偏時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程的波形
1.電力二極管并不能立即關(guān)斷,而是須經(jīng)過(guò)一段短暫的時(shí)間才能重新獲得反向阻斷能力,進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。
2.在關(guān)斷之前有較大的反向電流出現(xiàn),并伴隨有明顯的反向電壓過(guò)沖。
延遲時(shí)間:td=t1-t0
電流下降時(shí)間:tf =t2- t1
反向恢復(fù)時(shí)間:trr=td+ tf
恢復(fù)特性的軟度: tf /td,或稱恢復(fù)系 數(shù),用Sr表示。
第二幅圖給出了由零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置
先出現(xiàn)一個(gè)過(guò)沖Ufp,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個(gè)值(如1.8V)。
正向恢復(fù)時(shí)間:Tfr
出現(xiàn)電壓過(guò)沖的原因:
電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)起作用所需的大量少子需要一定的時(shí)間來(lái)儲(chǔ)存,在達(dá)到穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通之前管壓降較大;
正向電流的上升會(huì)因器件自身的電感而產(chǎn)生較大壓降。電流上升率越大,Ufp越高。
電力二極管主要參數(shù)
1、正向平均電流IF


指電力二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí),在指定管殼溫度和散熱條件下,其允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。
在實(shí)際工作中,應(yīng)按照兩個(gè)波形電流的有效值相等的原則來(lái)選取電力二極管的電流定額,并留有一定裕量。
2、正向壓降Uf
3、方向重復(fù)峰值電壓Urrm
4、反向恢復(fù)時(shí)間trr
5、浪涌電流Ifsm
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