大功率二極體主要參數_大功率二極體特性_常用大功率二極體及特點

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大功率二極體主要參數_大功率二極體特性_常用大功率二極體及特點

發表於 2017-08-18 14:46:24

　　大功率二極體PN結面積大，能過較大電流，但結電容也大，只能工作在較低頻率下，一般僅用作整流用。一般的二極體結面積小，不能通過較大電流，但結電容小，可在高頻率下工作，一般用於高頻電路和小功率的整流。

　　大功率二極體的主要參數

　　1、額定正向平均電流（額定電流）IF《？xml:namespace prefix = o ns = 「urn:schemas-microsoft-com:office:office」 /》指在規定＋40℃的環境溫度和標準散熱條件下，元件結溫達額定且穩定時，容許長時間連續流過工頻正弦半波電流的平均值。將此電流整化到等於或小於規定的電流等級，則為該二極體的額定電流。在選用大功率二極體時，應按元件允許通過的電流有效值來選取。對應額定電流IF的有效值為1.57IF。2、反向重複峰值電壓（額定電壓）ＵRRM在額定結溫條件下，元件反向伏安特性曲線（第Ⅲ象限）急劇拐彎處於所對應的反向峰值電壓稱為反向不重複峰值電壓URSM。反向不重複峰值電壓值的80％稱為反向重複峰值電壓URRM。再將URRM整化到等於或小於該值的電壓等級，即為元件的額定電壓。3、反向漏電流IRR對應於反向重複峰值電壓URRM下的平均漏電流稱為反向重複平均電流IRR。4、正向平均電壓UF在規定的＋40℃環境溫度和標準的散熱條件下，元件通以工頻正弦半波額定正向平均電流時，元件陽、陰極間電壓的平均值，有時亦稱為管壓降。元件發熱與損耗與UF有關，一般應選用管壓降小的元件以降低元件的導通損耗。5、大功率二極體的型號普通型大功率二極體型號用ZP表示，其中Z代表整流特性，P為普通型。普通型大功率二極體型號可表示如下ZP［電流等級］—［電壓等級/100］［通態平均電壓組別］如型號為ZP50—16的大功率二極體表示：普通型大功率二極體，額定電流為50A，額定電壓為1600V。

　　大功率二極體的特性

　　1．大功率二極體的伏安特性

　　二極體陽極和陰極間的電壓Uak與陽極電流ia間的關係稱為伏安特性，如圖1所示。第Ⅰ象限為正向特性區，表現為正嚮導通狀態。第Ⅲ象限為反向特性區，表現為反向阻斷狀態。

　　

　　a）實際特性 b）理想特性

　　圖1 大功率二極體的伏安特性

　　2．大功率二極體的開通、關斷特性

　　大功率二極體具有延遲導通和延遲關斷的特徵，關斷時會出現瞬時反向電流和瞬時反向過電壓。

　　（1）大功率二極體的開通過程

　　大功率二極體的開通需一定的過程，初期出現較高的瞬態壓降，過一段時間後才達到穩定，且導通壓降很小。圖2為大功率二極體開通過程中的管壓降uD和正向電流iD的變化曲線。由圖可見，在正向恢復時間tfr內，正在開通的大功率二極體上承受的峰值電壓UDM比穩態管壓降高的多，在有些二極體中的峰值電壓可達幾十伏。

　　

　　圖2 大功率二極體的開通過程          圖3 大功率二極體的關斷過程

　　（2）大功率二極體的關斷過程

　　圖3為大功率二極體關斷過程電壓、電流波形。

　　大功率二極體應用在低頻整流電路時可不考慮其動態過程，但在高頻逆變器、高頻整流器、緩衝電路等頻率較高的電力電子電路中就要考慮大功率二極體的開通、關斷等動態過程。

　　常用大功率二極體及其特點

　　一、肖特基二極體（英文簡稱SBD）

　　

　　肖特基勢壘二極體簡稱肖特基二極體。它不是PN結，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬-半導體結原理製作的。因此，肖特基二極體也稱為金屬-半導體（接觸）二極體或表面勢壘二極體。由於肖特基二極體的開關速度非常快，開關損耗也特別小，反向恢復時間極短（可以小到幾納秒），尤其適合於高頻應用。其正向壓降低，僅0.4V左右，比PN結二極體低（約低0.2V）。而整流電流卻可達到幾千毫安。這些優良特性是快恢復二極體所無法比擬的。但其反向擊穿電壓比較低，大多不高於60V，最高僅約100V，反向漏電流比PN結二極體也大。

　　二、快恢復二極體

　　GTO，MCT，IGBT等，都需要一個與之並聯的快恢復二極體，以通過負載中的無功電流，減小電容的充電時間，同時抑制因負載電流瞬時反向而感應的高電壓。快恢復二極體必須具有快速開通和高速關斷能力，即具有短的反向恢復時間trr，較小的反向恢復電流IRRM。國際上快恢復二級管的水平已達到2500A/3000V，300ns。

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