Što su poluprovodnički diodi?

Što su moćni diodovi?

Moćni diod

Moćni diod definira se kao diod koji se koristi u elektroničkim krugovima moći, sposoban obrađivati veće struje od običnih dioda. Ima dva terminala i vodi struja u jednom smjeru, s konstrukcijom dizajniranom za primjene s višim nivoima moći.

Da bismo bolje razumijeli moćne diode, ponovimo kako radi standardni diod. Diod definira se kao najjednostavniji poluprovodnički uređaj, s dvije slojeve, dvije završne točke i jednim spojem.

Obični signali diodi imaju spoj formiran iz p tipa poluprovodnika i n tipa poluprovodnika. Vod koji se spoji s p-tipom zove se anoda, a vod koji se spoji s n-tipom zove se katoda.

Slika ispod prikazuje strukturu običnog dioda i njegov simbol.

Moćni diodi su slični običnim diodima, iako se malo razlikuju u svojoj konstrukciji.

U običnim diodima (poznatim i kao "signal diodi"), razine doziranja P i N strane su iste, stoga dobivamo PN spoj, ali u moćnim diodima, imamo spoj formiran između jako doziranog P i slabo doziranog N+ – sloja koji je epitaksijalno proizveden na jako doziranom N sloju. Stoga struktura izgleda kao što je prikazano na slici ispod.

N– sloj je ključna značajka moćnog dioda koja ga čini pogodnim za primjene visoke moći. Ovaj sloj je vrlo slabo doziran, gotovo intrinsik, stoga se uređaj također naziva PIN diod, gdje i označava intrinsik.

Kao što možemo vidjeti na slici iznad, neto neutralnost nabojne regije prostornog naboja još uvijek se održava, kao što je bilo slučaj u signal diodu, ali debljina prostorne nabojne regije je vrlo velika i duboko proširena u N– regiju.

Ovo je posljedica njegove slabe doziranosti, jer znamo da debljina prostorne nabojne regije porasta s smanjenjem doziranja.

Povećana debljina regiona depresije ili prostorne nabojne regije pomaže diodu da blokira veće obrnutono upravljane napona i stoga ima veći napon kvarne napetosti.

Međutim, dodavanje ovog N– sloja značajno povećava ohmski otpor dioda, što dovodi do veće generacije topline tijekom napredne provodljivosti. Stoga dolaze moćni diodi s različitim montażama za pravilnu disipaciju topline.

Važnost N- sloja

N- sloj u moćnim diodima je slabo doziran, povećavajući debljinu prostorne nabojne regije i omogućujući veće obrnutono upravljane napone.

V-I karakteristike

Slika ispod prikazuje v-i karakteristike moćnog dioda, koje su skoro identične karakteristikama signal dioda.

U signal diodima, za naprijed upravljani region, struja eksponencijalno raste, ali u moćnim diodima, visoka naprijedna struja dovodi do visokog ohmskog pada, koji dominira eksponencijalnom rastu, te krivulja raste skoro linearno.

Maksimalni obrnuti napon koji diod može podnijeti prikazan je s VRRM, tj. vrhunski obrnuti repetitivni napon.

Iznad ovog napona, obrnuta struja postaje vrlo visoka iznenada, a kako diod nije dizajniran da disipira takvu visoku količinu topline, može biti uništen. Taj napon može se također nazvati vrhunskim inverznim naponom (PIV).

Vrijeme obrnutog oporavka

Slika prikazuje karakteristiku obrnutog oporavka moćnog dioda. Svaki put kad se diod isključi, struja opada od IF do nule i dalje nastavlja u obrnutom smjeru zbog nabojnih zaliha u prostornoj nabojnoj regiji i poluprovodničkoj regiji.

Ova obrnuta struja dostiže vrhunski IRR i opet počinje pristupati nultoj vrijednosti, a konačno, diod se isključi nakon vremena trr.

To vrijeme definira se kao vrijeme obrnutog oporavka i definira se kao vrijeme između trenutka kada naprijedna struja doseže nulu i trenutka kada obrnuta struja opada na 25% IRR. Nakon tog vremena diod se smatra da je dobio svoju sposobnost obrtanog blokiranja.

Faktor mekoće

Faktor mekoće moćnih dioda je omjer vremena uklanjanja nabojnih zaliha iz poluprovodničke i depresijske regije, što pokazuje naponske transijente pri isključivanju.