Quels sont les diodes de puissance
Qu'est-ce qu'un diode de puissance ?
Diode de puissance
Une diode de puissance est définie comme une diode utilisée dans les circuits électroniques de puissance, capable de gérer des courants plus élevés que les diodes ordinaires. Elle dispose de deux bornes et conduit le courant dans un seul sens, avec une conception adaptée aux applications de haute puissance.
Pour mieux comprendre les diodes de puissance, revenons sur le fonctionnement d'une diode standard. Une diode est définie comme le composant semi-conducteur le plus simple, doté de deux couches, deux bornes et une jonction.
Les diodes de signal ordinaires ont une jonction formée par un semi-conducteur de type p et un semi-conducteur de type n. La broche qui se connecte au type p est appelée l'anode, et la broche qui se connecte au type n est appelée la cathode.
La figure ci-dessous montre la structure d'une diode ordinaire et son symbole.
Les diodes de puissance sont également similaires aux diodes ordinaires, bien qu'elles diffèrent légèrement dans leur construction.
Dans les diodes ordinaires (également connues sous le nom de "diode de signal"), le niveau de dopage des côtés P et N est le même, ce qui donne une jonction PN, mais dans les diodes de puissance, nous avons une jonction formée entre un P fortement dopé et un N+ faiblement dopé - la couche qui est épitaxiée sur une couche N fortement dopée. Ainsi, la structure ressemble à celle montrée dans la figure ci-dessous.
La couche N– est la caractéristique clé de la diode de puissance qui la rend adaptée aux applications de haute puissance. Cette couche est très faiblement dopée, presque intrinsèque, c'est pourquoi le dispositif est également connu sous le nom de diode PIN, où i signifie intrinsèque.
Comme on peut le voir dans la figure ci-dessus, la neutralité de charge nette de la région de charge d'espace est toujours maintenue, comme c'était le cas pour la diode de signal, mais l'épaisseur de la région de charge d'espace est assez grande et pénètre profondément dans la région N–.
Cela est dû à sa concentration de dopage faible, car nous savons que l'épaisseur de la région de charge d'espace augmente avec une diminution de la concentration de dopage.
Cette augmentation de l'épaisseur de la région de déplétion ou de la région de charge d'espace aide la diode à bloquer des tensions inverse plus élevées et donc à avoir une tension de rupture plus grande.
Cependant, l'ajout de cette couche N– augmente considérablement la résistance ohmique de la diode, entraînant une plus grande génération de chaleur pendant la conduction en avant. Ainsi, les diodes de puissance sont équipées de divers supports pour une dissipation thermique adéquate.
Importance de la couche N-
La couche N- dans les diodes de puissance est faiblement dopée, augmentant l'épaisseur de la région de charge d'espace et permettant des tensions inverse plus élevées.
Caractéristiques V-I
La figure ci-dessous montre les caractéristiques V-I d'une diode de puissance, qui sont presque similaires à celles d'une diode de signal.
Dans les diodes de signal, pour la région polarisée en avant, le courant augmente exponentiellement, cependant dans les diodes de puissance, un courant élevé en avant conduit à une chute ohmique élevée qui domine la croissance exponentielle et la courbe augmente presque linéairement.
La tension inverse maximale que la diode peut supporter est représentée par VRRM, c'est-à-dire la tension inverse répétitive maximale.
Au-delà de cette tension, le courant inverse devient très élevé brusquement et comme la diode n'est pas conçue pour dissiper une telle quantité de chaleur, elle peut être détruite. Cette tension peut également être appelée tension inverse maximale (PIV).
Temps de récupération inverse
La figure montre la caractéristique de récupération inverse d'une diode de puissance. Lorsque la diode est éteinte, le courant décroît de IF à zéro et continue ensuite dans le sens inverse en raison des charges stockées dans la région de charge d'espace et la région du semi-conducteur.
Ce courant inverse atteint un pic IRR et commence à nouveau à s'approcher de zéro, et finalement, la diode est éteinte après le temps trr.
Ce temps est défini comme le temps de récupération inverse et est défini comme le temps entre l'instant où le courant en avant atteint zéro et l'instant où le courant inverse décroît à 25% de IRR. Après ce temps, la diode est dite avoir atteint sa capacité de blocage inverse.
Facteur de douceur
Le facteur de douceur des diodes de puissance est le rapport des temps de retrait des charges de la région du semi-conducteur et de la région de déplétion, indiquant les transitoires de tension lors de l'extinction.
