Ano 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 kuryente kaysa sa regular na diode. Ito ay may dalawang terminal at nagdaraos ng kuryente sa isang direksyon, na may disenyo na inihanda para sa mas mataas na aplikasyon ng power.

Para mas maunawaan ang power diodes, bumalik tayo sa kung paano gumagana ang isang standard na diode. Ang diode ay inilalarawan bilang ang pinakasimpleng semiconductor device, na may dalawang layer, dalawang terminal, at isang junction.

Ang ordinaryong signal diodes ay may junction na nabuo 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 isang ordinaryong diode at ang kanyang simbolo.

Ang power diodes ay kaparehong katulad ng regular na diodes, bagaman may kaunting pagkakaiba sa kanilang konstruksyon.

Sa regular na diodes (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 isang heavily doped P at lightly doped N+– ang layer na ito ay epitaxially grown sa isang heavily doped N layer. Kaya ang estruktura ay magmumukhang tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Ang N– layer ay ang pangunahing tampok ng power diode na nagpapahusay nito para sa high power applications. Ang layer na ito ay napakalightly 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 naipapanatili, tulad ng nangyari sa signal diode, ngunit ang thickness ng space charge region ay napakataas at malalim na nagsisilbing penetration sa N– region.

Ito ay dahil sa mababang concentration ng doping, alam natin na ang thickness ng space charge region ay tumataas kapag bumababa ang concentration ng doping.

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

Gayunpaman, ang pagdaragdag ng N– layer ay siyempre lumalaki ang ohmic resistance ng diode na nagdudulot ng mas maraming heat generation sa panahon ng forward conduction state. Kaya ang power diodes ay may iba't ibang mountings para sa proper na heat dissipation.

Importansya ng N- Layer

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

V-I Characteristics

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

Sa signal diodes para sa forward, biased region ang current ay tumataas nang exponential, ngunit sa power diodes ang mataas na forward current ay nagdudulot ng mataas na ohmic drop na naghahangad ng exponential growth at ang curve ay tumataas halos linearly.

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

Sa itaas ng voltage na ito, ang reverse current ay naging napakataas agad at dahil ang diode ay hindi disenyo para disipate ang ganitong kalaking amount ng heat, maaari itong mapinsala. Ang voltage na ito ay maaari ring tawaging peak inverse voltage (PIV).

Reverse Recovery Time

Ang larawan ay nagpapakita ng reverse recovery characteristic ng isang power diode. Kapag ang diode ay napatay, ang current ay bumababa mula IF hanggang zero at patuloy na umuulit 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 matapos ang oras na trr.

Ang oras na ito ay inilalarawan bilang reverse recovery time at ito ay inilalarawan bilang ang oras sa pagitan ng instant na ang forward current ay umabot sa zero at ang instant na ang reverse current ay bumaba sa 25% ng IRR. Matapos ang oras na ito, ang diode ay sinasabing nakamit 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.