电力二极管的结构特点
电力二极管(PowerDiode,PD)是指可以承受高电压、大电流,具有较大耗散功率的二极管,它与其他电力电子器件相配合,作为整流、续流、电压隔离、钳位或保护元件,在各种变流电路中发挥着重要作用。
电力二极管与小功率电力二极管的结构、工作原理和伏安特性相似,但它的主要参数的规定、选择原则等不尽相同,使用时应当引起注意。
电力二极管的内部结构也是一个PN结,其面积较大,最新研制出的特殊二极管如快速恢复二极管,在制作工艺上有新的突破,使开关时间大为减少。
电力二极管引出两个极,分别称为阳极A和阴极K,使用的符号也与中、小功率电力二极管一样,如图1所示。由于电力二极管的功耗较大,它的外形有螺旋式和平板式两种。螺旋式二极管的阳极紧拴在散热器上。平板式二极管又分为风冷式和水冷式,它的阳极和阴极分别由两个彼此绝缘的散热器紧紧夹住。
电力二极管的基本特性
1、静态特性
(1)主要是指其伏安特性
(2)正向电压大到一定值(门槛电压Uto),正向电流才开始明显增加,处于稳定导通状态。与If对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降Uf。
(3)承受反向电压时,只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。
2、动态特性
因为结电容的存在,电压—电流特性是随时间变化的,这就是电力二极管的动态特性,并且往往专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性。
由正向偏置转换为反向偏置
(1)电力二极管并不能立即关断,而是须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力,进入截止状态。
(2)在关断之前有较大的反向电流出现,并伴随有明显的反向电压过冲。
延迟时间:td=t1-t0
电流下降时间:tf=t2-t1
反向恢复时间:trr=td+tf
恢复特性的软度:tf/td,或称恢复系数,用Sr表示。a)正向偏置转换为反向偏置b)零偏置转换为正向偏置
由零偏置转换为正向偏置
先出现一个过冲Ufp,经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值(如2V)。
正向恢复时间Tfr
出现电压过冲的原因:电导调制效应起作用所需的大量少子需要一定的时间来储存,在达到稳态导通之前管压降较大;正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大压降。电流上升率越大,Ufp越高。