電力二極體作用及參數

2020-11-24 電子發燒友

電力二極體作用及參數

發表於 2018-01-16 11:11:56

一、PN結與電力二極體的工作原理

基本結構和工作原理與信息電子電路中的二極體一樣。由一個面積較大的PN結和兩端引線以及封裝組成的。從外形上看，主要有螺栓型和平板型兩種封裝。

圖1  電力二極體的外形、結構和電氣圖形符號

a）外形b）結構c）電氣圖形符號

PN結的狀態

二極體的基本原理就在於PN結的單向導電性這一主要特徵。

PN結的反向擊穿（兩種形式）

（1） 雪崩擊穿

（2） 齊納擊穿

（3） 均可能導致熱擊穿

PN結的電容效應：

（1） PN結的電荷量隨外加電壓而變化，呈現電容效應，稱為結電容CJ，又稱為微分電容。

（2） 結電容按其產生機制和作用的差別分為勢壘電容CB和擴散電容CD。

（3） 電容影響PN結的工作頻率，尤其是高速的開關狀態。

圖2  電力二極體及模塊

二、電力二極體的主要參數

1.正向平均電流IF（AV）

額定電流：在指定的管殼溫度（簡稱殼溫，用TC表示）和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值

正向平均電流是按照電流的發熱效應來定義的，因此使用時應按有效值相等的原則來選取電流定額，並應留有一定的裕量。

換算關係：

當用在頻率較高的場合時，開關損耗造成的發熱往往不能忽略

當採用反向漏電流較大的電力二極體時，其斷態損耗造成的發熱效應也不小。

但是在實際的變流電路中，流過器件的電流不可能正好是正弦半波電流，因此在設計電路，選取器件的時候，要按照實際電路中電流的有效值與正弦半波有效值相等的原則，再換算成平均值計算得出器件的額定電流。

具體的工頻正弦半波電流在一個周期內的波形如圖3所示：

圖3 正弦半波電流波形圖

該波形在一個周期內的表達式為：

2.正向壓降UF

指電力二極體在指定溫度下，流過某一指定的穩態正向電流時對應的正向壓降

有時參數表中也給出在指定溫度下流過某一瞬態正向大電流時器件的最大瞬時正向壓降

3.反向重複峰值電壓URRM

指對電力二極體所能重複施加的反向最高峰值電壓

通常是其雪崩擊穿電壓UB的2/3

使用時，往往按照電路中電力二極體可能承受的反向最高峰值電壓的兩倍來選定

4.最高工作結溫TJM

結溫是指管芯PN結的平均溫度，用TJ表示

最高工作結溫是指在PN結不致損壞的前提下所能承受的最高平均溫度

TJM通常在125~175ºC範圍之內

5.反向恢復時間trr

trr=td+tf，關斷過程中，電流降到0起到恢復反響阻斷能力止的時間

6.浪湧電流IFSM

指電力二極體所能承受最大的連續一個或幾個工頻周期的過電流。

　　三、電力二極體使用注意事項

　　（1）必須保證規定的冷卻條件，如強迫風冷。如不能滿足規定的冷卻條件，必須降低使用的容量。如規定風冷元件使用在自冷條件時，只允許用到額定電流的1/3左右。

　　（2）平板形元件的散熱器一般不應自行拆裝。

　　（3）嚴禁用兆歐表檢查元件的絕緣情況。如需檢查整機的耐壓，應將元件短接。

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