El díode és senzill dispositiu semiconductor que inclou dues capes, dos terminals i una única unió. La unió de díodes normals es pot formar a través de semiconductors com el tipus p i el tipus n. El terminal del tipus p es coneix com ànode mentre que el terminal del tipus n es coneix com càtode. N’hi ha de diferents tipus de díodes estan disponibles al mercat. Cada tipus té la seva aplicació. En aquest article es discuteix una visió general del díode de potència. L’ideal seria que un díode no tingui temps de recuperació inversa. Tanmateix, el cost del dit diode pot canviar. En diverses aplicacions, l'efecte de temps de recuperació inversa no és important, de manera que també es poden utilitzar díodes de baix cost.
Què és un díode de potència?
Definició: A díode que té dos terminals com ànode i càtode i dues capes com P & N, que s'utilitzen a la xarxa electrònica de potència circuits es coneix com a díode de potència. Aquest díode és més complex tant en construcció com en funcionament, perquè el dispositiu de baixa potència ha de canviar per fer-lo adequat en aplicacions d’alta potència.
poder-díode
Al poder circuits electrònics , aquest díode té un paper essencial. Es pot utilitzar com a rectificador en circuits convertidors, circuits de regulació de tensió, díode flyback / freewheeling , protecció contra tensió inversa, etc.
Aquests díodes estan relacionats amb els díodes de senyal excepte una lleugera disparitat en la seva construcció. El nivell de dopatge en el díode de senyal tant per a la capa P com per a la capa N és el mateix, mentre que, en els díodes de potència, la unió es pot formar entre una capa P + fortament dopada i una capa N lleugerament dopada.
Construcció
La construcció d’aquest díode inclou tres capes com la capa P +, la capa n i la capa n +. Aquí la capa superior és la capa P +, està molt dopada. La capa mitjana és n– capa, està lleugerament dopada i l'última capa és n + capa, i està fortament dopada.
construcció de díodes de potència
Aquí la capa p + actua com un ànode, el gruix d’aquesta capa és de 10 μm i el nivell de dopatge és de 1019cm-3.
La capa n + actua com a càtode, el gruix d’aquesta capa és de 250 a 300 μm i el nivell de dopatge és de 1019cm-3.
La capa n actua com una capa mitjana / capa de deriva, el gruix d'aquesta capa depèn principalment de la capa n tensió d'avaria i el nivell de dopatge és de 1014cm-3. Un cop aquesta amplada de capa augmenti, augmentarà el voltatge de ruptura.
Principi de funcionament del díode de potència
El principi de funcionament d’aquest díode és similar al normal Diodo d’unió PN . Quan el voltatge del terminal de l’ànode és alt que el voltatge del terminal del càtode, el díode condueix. El rang de caiguda de tensió d’enviament d’aquest díode és molt petit aproximadament de 0,5 V a 1,2 V. En aquest mode, el díode funciona com una característica cap endavant.
Si la tensió del càtode és alta que la tensió de l’ànode, el díode actua com a mode de bloqueig. En aquest mode, el díode funciona com la característica inversa.
Tipus de díode de potència
La classificació d’aquests díodes es pot fer en funció del temps de recuperació inversa, el procés de fabricació i la penetració de la regió d’esgotament en condicions de biaix invertides.
Els díodes de potència en funció del temps de recuperació inversa, així com del procés de fabricació, es classifiquen en tres tipus, com ara
- Diodos d’ús general
- Diodes de recuperació ràpida
- Diodes de Schottky
Diodos d’ús general
Aquests díodes tenen un temps de recuperació inversa enorme d’uns 25 μs, per tant, són aplicables en operacions de baixa freqüència (fins a 1 kHz) i de baixa velocitat (fins a 1 kHz).
Diodes de recuperació ràpida
Aquests díodes tenen una recuperació ràpida a causa del seu temps de recuperació inversa molt inferior a 5 μs, que s’utilitzen en aplicacions de commutació d’alta velocitat
Diodes de Schottky
Consulteu aquest enllaç per obtenir més informació Diodes de Schottky
Els díodes de potència que depenen de la penetració de la regió d’esgotament s’inverteixen les condicions esbiaixades es classifiquen en dos tipus, com ara
- Perforació a través de díodes
- No perforador mitjançant díodes
Perforació a través de díodes
El díode, on l’amplada de la regió d’esgotament a l’avaria entra a la capa n +, es coneix com a díode de perforació.
No perforador mitjançant díodes
Un díode on l’amplada d’una regió d’esgotament a l’avaria no passa a la capa n + adjacent s’anomena normalment díodes que no passen per cops.
En aquest mode, l’amplada de la regió de deriva és superior a l’amplada més alta de la regió d’esgotament, per tant la regió d’esgotament no pot entrar a la capa n + adjacent.
Com seleccionar?
La selecció del díode de potència es pot fer en funció del voltatge IF (corrent directe) i VRRM (el pic invers).
Aquests díodes estan protegits mitjançant l'ús de circuits de snubber a partir dels pics de sobretensió. Això pot passar mentre es fa el procés de recuperació inversa. Un circuit de canalla utilitzat principalment per a díodes de potència inclou principalment una resistència i un condensador connectat en paral·lel amb el díode.
Característiques V-I
A continuació es mostren les característiques V-I d’un díode de potència. Un cop la tensió directa augmenti, el corrent directe augmentarà linealment.
Una quantitat extremadament inferior de fuites actuals es subministrarà en la condició de polarització inversa. Aquest corrent és independent de la tensió inversa aplicada.
El corrent de fuita es subministra principalment a causa dels portadors de càrrega minoritaris del díode. A mesura que la tensió inversa obté la tensió de ruptura inversa, es produirà el trencament d'una allau. Quan es produeix el desglossament invers, el corrent invers també augmentarà dràsticament amb un augment menor de la tensió inversa. El corrent invers es pot controlar mitjançant un circuit extern.
Avantatges i desavantatges del díode de potència
Els avantatges i desavantatges del díode de potència són els següents.
- La regió d’unió PN d’aquest díode és gran i pot subministrar un corrent enorme, però, la capacitat d’aquesta unió també pot ser gran, que funciona a una freqüència més baixa i s’utilitza generalment només per a la rectificació.
- Resoldrà la corrent altern amb un alt corrent i una alta tensió.
- El principal desavantatge és la seva mida i probablement s’hagi de fixar a dissipador de calor mentre conduïa un corrent elevat.
- Necessita maquinari especialitzat per instal·lar i aïllar dels marcs metàl·lics disponibles als voltants.
Aplicacions
Les aplicacions del díode de potència inclouen les següents.
- Aquest díode proporciona una rectificació de potència incontrolada
- S'utilitza en diferents aplicacions com DC fonts d'alimentació , per carregar la bateria, inversors i corrent altern rectificadors .
- S’utilitzen com a xarxes snubber i díodes de rodes lliures a causa de les seves característiques com el voltatge i l’alta intensitat.
- Aquests díodes s’utilitzen com a retroalimentació, díodes de roda lliure i rectificador d’alta tensió.
- En estat de ruptura inversa, quan el corrent i el voltatge d’aquest díode són enormes, la dissipació de potència pot ser elevada de manera que es pot destruir el dispositiu.
Preguntes freqüents
1). Quina funció té un díode de potència?
És un tipus de semiconductor cristal·lí, que s’utilitza per canviar la corrent altern a CC i aquest procés s’anomena rectificació.
2). Quines són les aplicacions del díode de potència?
Aquests díodes s’utilitzen quan hi ha altes tensions i corrents més grans.
3). Quins són els tipus de díodes de potència?
Són díodes de recuperació ràpida, Schottky i d’ús general.
4). Quina diferència hi ha entre el poder i el díode normal?
El díode de potència és aplicable quan s’utilitzen corrents i voltatges elevats com a inversor, mentre que el díode normal és aplicable per a aplicacions de senyal petit.
Per tant, tot es tracta una visió general d’un díode de potència que té un paper essencial en els circuits de l'electrònica de potència. Aquests díodes s'utilitzen en circuits convertidors, com a díode flyback, circuits de regulació de voltatge, díodes de roda lliure o protecció de tensió inversa, etc. Aquí teniu una pregunta, quins són els desavantatges del díode de potència?
