Hvad er strømfordioder?

Hvad er effektdioder?

Effektdiode

En effektdiode defineres som en diode, der anvendes i effekt elektronik-kredsløb og kan håndtere højere strøm end almindelige dioder. Den har to terminaler og ledere strøm i én retning, med en konstruktion, der er designet til højere effektanvendelser.

For at forstå effektdioder bedre, lad os gennemgå, hvordan en standarddiode fungerer. En diode defineres som den mest simple halvlederkomponent, med to lag, to terminaler og et junction.

Almindelige signal dioder har et junction, der dannes af en p-type halvleder og en n-type halvleder. Ledningen, der forbinder p-typen, kaldes anoden, og ledningen, der forbinder n-typen, kaldes katoden.

Figuren nedenfor viser strukturen af en almindelig diode og dens symbol.

Effektdioder ligner også almindelige dioder, selvom de varierer let i deres konstruktion.

I almindelige dioder (også kendt som "signal diode"), er dopningsniveauet på både P- og N-sider det samme, og vi får et PN-junction, men i effektdioder har vi et junction, der dannes mellem en tungt doppet P og en let doppet N+ – laget, der er epitaktisk vokset på et tungt doppet N-lag. Så strukturen ser ud som vist i figuren nedenfor.

N– laget er den vigtigste egenskab ved effektdioden, der gør den egnet til højeffektanvendelser. Dette lag er meget let doppet, næsten intrinsisk, og derfor kaldes enheden også en PIN-diode, hvor i står for intrinsisk.

Som vi kan se i figuren ovenfor, bevares nettoladningsneutraliteten af romladningsregionen, som var tilfældet i signal dioden, men tykkelsen af romladningsregionen er betydelig højere og dybere indtrængende i N– regionen.

Dette skyldes dens lave dopningskoncentration, da vi ved, at tykkelsen af romladningsregionen øges med en reduktion i dopningskoncentration.

Denne øgede tykkelse af udtømmelsesregionen eller romladningsregionen hjælper dioden med at blokere større reverse-biased spændinger og dermed have en højere nedbrydningsspænding.

Tilføjelsen af dette N– lag øger dog ohmske resistansen af dioden betydeligt, hvilket fører til mere varmegenerering under fremadstrømning. Derfor kommer effektdioder med forskellige monteringstyper for korrekt varmespredning.

Betydningen af N- laget

N- laget i effektdioder er let doppet, hvilket øger tykkelsen af romladningsregionen og tillader højere reverse-biased spændinger.

V-I Karakteristikker

Figuren nedenfor viser v-i karakteristikker for en effektdiode, som er næsten identisk med en signal diode.

I signal dioder for fremadstrømning, øges strømmen eksponentielt, men i effektdioder fører høj fremadstrømning til høj ohmsk fald, der dominerer eksponentiel vækst, og kurven stiger næsten lineært.

Den maksimale reverse spænding, som dioden kan modstå, vises ved VRRM, dvs. peak reverse repetitive voltage.

Over denne spænding bliver reverse strømmen pludselig meget høj, og da dioden ikke er designet til at dissipere så stor mængde varme, kan den blive ødelagt. Denne spænding kan også kaldes peak inverse voltage (PIV).

Omvendt Genopretningstid

Figuren viser omvendte genopretningsegenskaber for en effektdiode. Når dioden slukkes, falder strømmen fra IF til nul og fortsætter derefter i omvendt retning på grund af de lagrede ladninger i romladningsregionen og halvlederregionen.

Denne omvendte strøm opnår en top IRR og begynder igen at nærme sig nulværdi, og endelig er dioden slukket efter tid trr.

Denne tid defineres som omvendt genopretningstid og defineres som tiden mellem det øjeblik, hvor fremadstrømmen når nul, og det øjeblik, hvor omvendte strøm falder til 25% af IRR. Efter denne tid siges dioden at have opnået sin omvendte blokeringskapacitet.

Blødhedsfaktor

Blødhedsfaktoren for effektdioder er forholdet mellem ladningsfjerningstider fra halvlederregionen og udtømmelsesregionen, hvilket indikerer spændingsoverskydninger ved slukning.