Mis on võimsed diodid?

Mida on võimsed dioodid?

Võimeline diode

Võimeline diode määratletakse kui diode, mis kasutatakse võimelektronikariistaturis ja mis suudab toime tulla suuremate voogudega kui tavapärased dioodid. Sellel on kaks terminaali ja see juhib voolu ühes suunas, ehitusega, mis on mõeldud kõrgemate võimsuste rakenduste jaoks.

Et paremini mõista võimsed dioodid, vaatame, kuidas töötab tavaline diode. Diode määratletakse kui lihtsaim pooljuht, millega on kaheks kiht, kaks terminaali ja üks ühenduskoht.

Tavalised signaalidioodid omavad ühenduspunkti, mis moodustub p-tüübi pooljuhtkorpuse ja n-tüübi pooljuhtkorpuse vahel. Juhul, mis ühendab p-tüübi, nimetatakse anoodiks, ja juhul, mis ühendab n-tüübi, nimetatakse katoodiks.

Järgnev joonis näitab tavalise diodi struktuuri ja selle sümbolit.

Võimsed dioodid on samuti sarnased tavaliste diodidega, kuigi nende ehitus erineb veidi.

Tavalistes diodes (tuntud ka kui "signaalidiode") on mõlemal pool P- ja N-küljel sama dopantitaseme, mistõttu saame PN-ühenduskoha, kuid võimsed dioodid omavad ühenduspunkti, mis moodustub tugevalt doteeritud P-kihi ja vähe doteeritud N+-kihi vahel – kiht, mis on epitaksiaalselt kasvatatud tugevalt doteeritud N-kihil. Seega näeb struktuur välja järgnevalt joonisel.

N– kiht on võimsa diodi oluline omadus, mis muudab selle sobivaks kõrge võimsuse rakenduste jaoks. See kiht on väga vähe doteeritud, peaaegu intrinsiiline, seega nimetatakse seda ka PIN-diodeks, kus i tähistab intrinsiilist.

Kuva järgi näeme, et ruumilaaderegioni nettoladuniku neutraalsus säilib nagu oli ka signaalidiodi puhul, kuid ruumilaaderegioni paksus on suurem ja sügavalt nihkunud N– regiooni sisse.

See on tingitud sellest, et dopantitaseme on väike, kuna teame, et ruumilaaderegioni paksus suureneb dopantitaseme vähenemisel.

Ruumilaaderegioni või laaderegioni suurenud paksus aitab diodel blokeerida suuremaid tagurpidi polaariseeritud pingvi ja seega on tal suurem murdpingeväli.

Kuid selle N– kihi lisamine suurendab diodi ohmilist vastust, mis viib rohkema soojuse tekkeni edasi viiva juures. Seetõttu tuleb võimsed dioodid varustada erinevate paigaldustega, et tagada õiged soojuse levikut.

N– kihi tähtsus

Võimsed dioodid omavad N– kihti, mis on vähe doteeritud, suurendades ruumilaaderegioni paksust ja lubades kõrgemaid tagurpidi polaariseeritud pingvi.

V-I omadused

Järgnev joonis näitab võimsa diodi V-I omadusi, mis on peaaegu sarnased signaalidiodi omadustega.

Signaalidiodes kasvab edasi viiva vool eksponentsiaalselt, kuid võimsed dioodid omavad kõrget edasi viiva voolu, mis viib suurema ohmise languse, mis domineerib eksponentsiaalse kasvu, ja käyr läheb peaaegu lineaarselt.

Diode suudab kesta maksimaalset tagurpidi polaariseeritud pingvi, mida tähistatakse VRRM-ga, st. maksimaalne tagurpidi polaariseeritud pingvi.

Selle pingvi ületamisel muutub tagurpidi vool väga kiiresti suureks ja kuna diode ei ole disseinitud sellise suure soojuse levikut, võib see tuhoutuda. Seda pingvi võidakse nimetada ka maksimaalseks inversseks pingvikuks (PIV).

Tagurpidi taastumisaeg

Joonis näitab võimsa diodi tagurpidi taastumisomadusi. Kui diode lülitatakse välja, siis vool vähenekse IF-st nullini ja jätkab tagurpidi suunas, sest ruumilaaderegionis ja pooljuhtkorpuses on säilitatud laengud.

See tagurpidi vool jõuab tippvooluni IRR-ni ja alustab uuesti lähenemist nullile ning lõpuks diode lülitub välja aja trr pärast.

See aeg määratletakse kui tagurpidi taastumisaeg ja defineeritakse kui aeg, mis kulgeb hetkest, kus edasi viiva vool jõuab nullini, kuni hetkese, kus tagurpidi vool vähenekse IRR 25%ni. Pärast seda aega öeldakse, et diode on saavutanud oma tagurpidi blokeerimisoskus.

Pehme tegur

Võimsa diodi pehme tegur on laengu eemaldamise aegade suhe pooljuhtkorpusest ja laaderegionist, mis näitab pingevooheledusi lülitumisel välja.