Ինչ են էլեկտրական դիոդները

Ինչ են էլեկտրական հզորության դիոդները?

Էլեկտրական հզորության դիոդ

Էլեկտրական հզորության դիոդը սահմանվում է որպես դիոդ, որը օգտագործվում է էլեկտրական հզորության էլեկտրոնիկայի շղթաներում և կարող է ձեռնարկել բացասական դիոդներից ավելի բարձր հոսանքներ: Այն ունի երկու կողմնային ծայրակետ և հոսանքը հաղորդում է մի ուղղությամբ, կառուցված է բարձր հզորության կիրառությունների համար:

Որպեսզի ավելի լավ հասկանանք էլեկտրական հզորության դիոդները, կրկին նայենք ստանդարտ դիոդի աշխատանքին: Դիոդը սահմանվում է որպես ամենապարզ սեմիկոնդուկտորային սարք, որը ունի երկու շերտ, երկու ծայրակետ և մի միացում:

Սովորական սիգնալային դիոդները ունեն միացում, որը կազմված է p-տիպի սեմիկոնդուկտորի և n-տիպի սեմիկոնդուկտորի միջոցով: Ներկացող կողմը, որը միացված է p-տիպին, կոչվում է անոդ, իսկ ներկացող կողմը, որը միացված է n-տիպին, կոչվում է կաթոդ:

Հետևյալ նկարում պատկերված է սովորական դիոդի կառուցվածքը և նրա սիմվոլը:

Էլեկտրական հզորության դիոդները նույնպես նման են սովորական դիոդներին, չնայած նրանց կառուցվածքը մի փոքր տարբերվում է:

Սովորական դիոդներում (նաև հայտնի որպես «սիգնալային դիոդ») P և N կողմերի դոպանցման մակարդակները նույնն են և ստանում ենք PN միացում, բայց էլեկտրական հզորության դիոդներում ունենք միացում, որը կազմված է բարձր դոպանցված P և թանկ դոպանցված N+ շերտերի միջոցով, որը էպիտակսիալ աճում է բարձր դոպանցված N շերտի վրա: Այսպիսով կառուցվածքը նման է հետևյալ նկարում պատկերվածին:

N– շերտը էլեկտրական հզորության դիոդի հիմնական հատկությունն է, որը դրան համապատասխանում է բարձր հզորության կիրառությունների համար: Այս շերտը շատ թանկ դոպանցված է, գրեթե ինտրինսիկ և հետևաբար սարքը նաև անվանում են PIN դիոդ, որտեղ i-ն նշանակում է ինտրինսիկ:

Ինչպես կարող ենք տեսնել վերևի նկարում, տարածության լարված շերտի լրիվ լարված լարվածությունը դեռ պահպանվում է, ինչպես դեպքում էր սիգնալային դիոդում, բայց տարածության լարված շերտի հաստությունը շատ բարձր է և խոր մտնում է N– շերտի մեջ:

Սա պատճառահարկ է նրա թանկ դոպանցման կոնցենտրացիային, քանի որ մենք գիտենք, որ տարածության լարված շերտի հաստությունը ավելանում է դոպանցման կոնցենտրացիայի նվազման հետ:

Տարածության լարված շերտի այս ավելացված հաստությունը օգնում է դիոդին բլոկավորել ավելի բարձր հակադարձ կողմով լարված լարվածություններ և հետևաբար ունենալ ավելի բարձր կոլապսի լարվածություն:

Այնուամենայնիվ, N– շերտի ավելացումը նշանակալիորեն ավելացնում է դիոդի օհմայի դիրքը, որը հանգեցնում է ավելի շատ ջերմության առաջացմանը առաջացող հոսանքի ժամանակ: Այսպիսով էլեկտրական հզորության դիոդները գաղափարվում են տարբեր կարգավորումներով ճիշտ ջերմության հեռացման համար:

N- շերտի կարևորությունը

Էլեկտրական հզորության դիոդներում N- շերտը թանկ դոպանցված է, որը ավելացնում է տարածության լարված շերտի հաստությունը և թույլ է տալիս ավելի բարձր հակադարձ կողմով լարված լարվածություններ:

V-I համապատասխանությունները

Հետևյալ նկարում պատկերված է էլեկտրական հզորության դիոդի v-i համապատասխանությունները, որոնք գրեթե նույնն են սիգնալային դիոդի համապատասխանություններին:

Սիգնալային դիոդներում առաջ ուղղված համապատասխանություններում հոսանքը ավելանում է ցուցչային, բայց էլեկտրական հզորության դիոդներում բարձր առաջ ուղղված հոսանքը առաջացնում է բարձր օհմայի կորում, որը գերազանցում է ցուցչային աճը և կորը ավելանում է գրեթե գծայինորեն:

Դիոդը կարող է կարողանալ արգելարկել առավելագույն հակադարձ լարվածությունը, որը պատկերված է VRRM-ով, այսինքն առավելագույն հակադարձ կրկնվող լարվածություն:

Այս լարվածության վրայով հակադարձ հոսանքը կարող է կարողանալ շատ բարձր դառնալ ակնարկում և քանի որ դիոդը չի նախատեսված այդքան բարձր ջերմության հեռացման համար, այն կարող է կորսացնել: Այս լարվածությունը նաև կարող է կոչվել առավելագույն հակադարձ լարվածություն (PIV):

Հակադարձ վերականգնման ժամանակը

Նկարում պատկերված է էլեկտրական հզորության դիոդի հակադարձ վերականգնման հատկությունը: Երբ դիոդը կանգ է դնվում, հոսանքը կորում է IF-ից զրոյի և շարունակում է հակադարձ ուղղությամբ պահպանված լինող լարվածության շնորհիվ տարածության լարված շերտի և սեմիկոնդուկտորային շերտի մեջ պահպանված լինող լարվածության շնորհիվ:

Այս հակադարձ հոսանքը հասնում է գագաթ IRR-ին և կրկին սկսում է մոտենալ զրոյի արժեքին և վերջապես դիոդը կանգ է դնվում trr ժամանակում:

Այս ժամանակը սահմանվում է որպես հակադարձ վերականգնման ժամանակ և սահմանվում է որպես ժամանակը առաջ ուղղված հոսանքը հասնում է զրոյի և հակադարձ հոսանքը դանդաղում է 25% IRR-ի համար: Այս ժամանակից հետո դիոդը կարող է կարողանալ հակադարձ բլոկավորման համար:

Մեկնարկային գործակիցը

Էլեկտրական հզորության դիոդների մեկնարկային գործակիցը սահմանվում է որպես սեմիկոնդուկտորային և տարածության լարված շերտերից լարվածության հեռացման ժամանակների հարաբերությունը, որը ցույց է տալիս դիոդի հանգումը հեռացնելու ժամանակ լարվածության անստացիոնարությունը: