Unsa ang Power Diodes?

Ano ang Power Diodes?

Power Diode

Ang power diode ay isang diode na ginagamit sa mga circuit ng power electronics, na may kakayahan na hawakan ang mas mataas na current kaysa sa regular na diode. Ito ay may dalawang terminal at nagdaraos ng current sa isang direksyon, na may disenyo na inihanda para sa mas mataas na aplikasyon ng power.

Para mas maintindihan ang power diodes, tayo'y magbalik-tanaw kung paano gumagana ang standard na diode. Ang diode ay tinukoy bilang ang pinakasimpleng semiconductor device, na may dalawang layer, dalawang terminal, at isang junction.

Ang ordinaryong signal diodes ay may junction na nabuo sa pamamagitan ng p type semiconductor at n type semiconductor. Ang lead na sumasama sa p-type ay tinatawag na anode, at ang lead na sumasama sa n-type ay tinatawag na cathode.

Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng estruktura ng ordinaryong diode at ang simbolo nito.

Ang power diodes ay kasama rin ang regular na diodes, bagaman may kaunting pagkakaiba sa kanilang konstruksyon.

Sa regular na diodes (na kilala rin bilang "signal diode"), ang level ng doping sa parehong P at N sides ay pareho at kaya nakuha natin ang PN junction, ngunit sa power diodes, mayroon tayong junction na nabuo sa pagitan ng matatag na doped P at light doped N+– ang layer na ito ay epitaxially grown sa matatag na doped N layer. Kaya ang estruktura ay parang ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Ang N– layer ay ang pangunahing katangian ng power diode na nagbibigay-daan para sa mataas na aplikasyon ng power. Ang layer na ito ay napakalight doped, halos intrinsic, at kaya ang device ay kilala rin bilang PIN diode, kung saan ang i ay nangangahulugan ng intrinsic.

Tulad ng makikita natin sa larawan sa itaas, ang net charge neutrality ng space charge region ay patuloy na nai-maintain tulad ng nasa signal diode, ngunit ang thickness ng space charge region ay napakataas at malalim na napa-penetrate sa N– region.

Ito ay dahil sa kanyang light doping concentration, alam natin na ang thickness ng space charge region ay tumataas kapag bumaba ang doping concentration.

Ang pagtaas ng thickness ng depletion region o space charge region ay tumutulong sa diode na blockin ang mas malaking reverse-biased voltage at kaya may mas mataas na breakdown voltage.

Ngunit, ang pagdaragdag ng N– layer ay nagsisiguro na lalo pang tumaas ang ohmic resistance ng diode na nagresulta sa mas maraming heat generation sa panahon ng forward conduction state. Kaya ang power diodes ay may iba't ibang mountings para sa maayos na heat dissipation.

Importansya ng N- Layer

Ang N- layer sa power diodes ay light doped, na nagpapataas ng thickness ng space charge region at nagbibigay-daan para sa mas mataas na reverse-biased voltages.

V-I Characteristics

Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng v-i characteristics ng power diode na halos kapareho ng signal diode.

Sa signal diodes para sa forward, biased region ang current ay lumalaki exponential, ngunit sa power diodes ang mataas na forward current ay nagresulta sa mataas na ohmic drop na dominant ang exponential growth at ang curve ay lumalaki halos linearly.

Ang maximum reverse voltage na maaaring tanggapin ng diode ay ipinapakita ng VRRM, o peak reverse repetitive voltage.

Sa itaas ng voltage na ito, ang reverse current ay naging napakataas ng bigla at dahil ang diode ay hindi disenyado upang dissipate ang ganitong mataas na dami ng heat, maaari itong masira. Ang voltage na ito ay maaari ring tawagin bilang peak inverse voltage (PIV).

Reverse Recovery Time

Ang larawan ay nagpapakita ng reverse recovery characteristic ng power diode. Kapag ang diode ay napaturn off, ang current ay lumiliit mula IF hanggang zero at patuloy na nagpatuloy sa reverse direction dahil sa charges na nakaimbak sa space charge region at semiconductor region.

Ang reverse current na ito ay umabot sa peak IRR at muli itong nagsisimula na lumapit sa zero value at sa wakas, ang diode ay off pagkatapos ng oras na trr.

Ang oras na ito ay tinukoy bilang reverse recovery time at ito ay tinukoy bilang ang oras sa pagitan ng instant na ang forward current ay umabot sa zero at ang instant na ang reverse current ay lumiliit hanggang 25% ng IRR. Pagkatapos ng oras na ito, ang diode ay sinasabing nakuha na ang kanyang reverse blocking capability.

Softness Factor

Ang softness factor ng power diodes ay ang ratio ng charge removal times mula sa semiconductor at depletion regions, na nagpapahiwatig ng voltage transients sa panahon ng turn-off.