Mik a teljesítménydiódák?
Mik az erődíodák?
Erődíoda
Az erődíoda egy olyan dióda, amelyet erőelektronikai áramkörökben használnak, és képes nagyobb áramerősséget kezelni, mint a szabályos diódák. Két csapágyal rendelkezik, egy irányban vezeti az áramot, és annak szerkezete nagy teljesítményű alkalmazásokra van optimalizálva.
Az erődíodák jobb megértéséhez nézzük megint, hogyan működik egy szabályos dióda. A dióda a legegyszerűbb félevezető eszköz, két réteggel, két csapágyal és egy kapcsolóval.
A szabályos jel diódák p típusú és n típusú félevezetők közötti kapcsolattal rendelkeznek. A p-típushoz csatlakozó csapágyt anódának, az n-típushoz csatlakozó csapágyt katódának nevezzük.
Az alábbi ábra bemutatja egy szabályos dióda szerkezetét és jelölését.
Az erődíodák is hasonlóak a szabályos diódához, bár szerkezetükben kis változások vannak.
A szabályos diódák (más néven "jel diódák") esetén a P és N oldalak dopolázási szintje ugyanaz, így PN-kapcsolatot kapunk, de az erődíodák esetén egy erősen dopolt P és egy enyheleg dopolt N+ közötti kapcsolatot látunk, ami epitaxiálisan növekedik egy erősen dopolt N rétegen. Így a szerkezet a következő ábrán látható módon alakul ki.
Az N– réteg az erődíodának kulcsfontosságú eleme, ami nagy teljesítményű alkalmazásokra alkalmas teszi. Ez a réteg nagyon enyheleg dopolt, majdnem intrinsikus, ezért az eszközt PIN diódának is nevezik, ahol az i az intrinsikust jelenti.
Ahogy a fenti ábrán látható, a térkép régió netto töltési neutralitása továbbra is megtartva van, ahogy a jel diódák esetében is, de a térkép régió vastagsága nagy, és mélyen belép az N– rétegbe.
Ez az enyheleg dopolt koncentráció miatt van, hiszen a térkép régió vastagsága növekszik a dopolázási koncentráció csökkenésével.
A térkép régió vagy a térkép régió növekvő vastagsága segít, hogy a dióda nagyobb fordított polarizált feszültséget blokkolhasson, és így nagyobb töréspontot tudjon elérni.
Azonban az N– réteg hozzáadása jelentősen növeli a diódák ohm-féle ellenállását, ami a fordított irányú áramviszony során nagyobb hőgenerálást eredményez. Ezért az erődíodák különböző hőledési behelyezésekkel érkeznek.
Az N- réteg fontossága
Az N- réteg az erődíodákban enyheleg dopolt, ami növeli a térkép régió vastagságát, és lehetővé teszi a magasabb fordított polarizált feszültségeket.
U-I karakterisztika
Az alábbi ábra mutatja az erődíodák u-i karakterisztikáját, ami majdnem megegyezik a jel diódákkal.
A jel diódák esetén a fordított polarizált régióban az áram exponenciálisan növekszik, de az erődíodák esetén a magas fordított polarizált áram nagy ohm-féle esést okoz, ami dominálja az exponenciális növekedést, és a görbe majdnem lineárisan növekszik.
A dióda által kivédhető legnagyobb fordított polarizált feszültség a VRRM, azaz a csúcspontos fordított repetitív feszültség.
Ezen feszültségen felül a fordított polarizált áram hirtelen nagyobbra ugrik, és mivel a dióda nem tervezett ilyen nagy mennyiségű hő kibocsátására, az eszköz megsemmisülhet. Ezt a feszültséget csúcspontos inverz feszültség (PIV) is nevezik.
Fordított helyreállítási idő
Az ábra bemutatja az erődíodák fordított helyreállítási jellemzőit. Amikor a dióda kikapcsolódik, az áram IF-ről nullára csökken, és tovább halad a fordított irányban a térkép régióban és a félevezető régióban tárolt töltések miatt.
Ez a fordított polarizált áram eléri a csúcspontot, IRR-re, és újra nullához közeledik, végül a dióda trr idő után kikapcsolódik.
Ez az idő a fordított helyreállítási idő, amit a fordított polarizált áram nulla értékének és az IRR 25%-ának közötti időként definiálunk. Ezen idő után a dióda fordított blokkoló képességét elérte.
Leforgató tényező
Az erődíodák leforgató tényezője a félevezető és a térkép régióból eltávolított töltések viszonya, ami a kikapcsoláskor fellépő feszültségi transzienst jelzi.
