Apa itu Dioda Daya?

Apa itu Dioda Daya?

Dioda Daya

Dioda daya didefinisikan sebagai dioda yang digunakan dalam rangkaian elektronika daya, mampu menangani arus yang lebih tinggi dibandingkan dioda biasa. Dioda ini memiliki dua terminal dan menghantarkan arus dalam satu arah, dengan konstruksi yang dirancang untuk aplikasi daya yang lebih tinggi.

Untuk memahami dioda daya dengan lebih baik, mari kita kembali melihat bagaimana cara kerja dioda standar. Dioda didefinisikan sebagai perangkat semikonduktor paling sederhana, dengan dua lapisan, dua terminal, dan satu junction.

Dioda sinyal biasa memiliki junction yang terbentuk oleh semikonduktor tipe p dan tipe n. Terminal yang menghubungkan tipe p disebut anoda, dan terminal yang menghubungkan tipe n disebut katoda.

Gambar di bawah ini menunjukkan struktur dioda biasa dan simbolnya.

Dioda daya juga mirip dengan dioda biasa, meskipun sedikit berbeda dalam konstruksinya.

Pada dioda biasa (juga dikenal sebagai "dioda sinyal"), tingkat doping pada kedua sisi P dan N sama sehingga kita mendapatkan junction PN, tetapi pada dioda daya, kita memiliki junction yang terbentuk antara P yang sangat terdoping dan N+ yang ringan terdoping - lapisan yang tumbuh epitaksial pada lapisan N yang sangat terdoping. Oleh karena itu, strukturnya tampak seperti gambar di bawah ini.

Lapisan N- adalah fitur utama dioda daya yang membuatnya cocok untuk aplikasi daya tinggi. Lapisan ini sangat ringan terdoping, hampir intrinsik, dan oleh karena itu perangkat ini juga dikenal sebagai dioda PIN, di mana i berarti intrinsik.

Seperti yang dapat kita lihat pada gambar di atas, netralitas muatan ruang charge masih dipertahankan seperti halnya pada dioda sinyal, tetapi ketebalan ruang charge cukup tinggi dan menembus jauh ke dalam wilayah N-.

Ini disebabkan oleh konsentrasi doping yang ringan, seperti yang kita tahu bahwa ketebalan ruang charge meningkat seiring berkurangnya konsentrasi doping.

Ketebalan yang meningkat dari wilayah depletasi atau ruang charge membantu dioda untuk memblokir tegangan terbalik yang lebih besar dan karenanya memiliki tegangan breakdown yang lebih tinggi.

Namun, penambahan lapisan N- secara signifikan meningkatkan resistansi ohmik dioda, menyebabkan lebih banyak panas terhasil selama kondisi penghantaran maju. Oleh karena itu, dioda daya dilengkapi dengan berbagai pemasangan untuk pendinginan yang tepat.

Pentingnya Lapisan N-

Lapisan N- pada dioda daya sangat ringan terdoping, meningkatkan ketebalan ruang charge dan memungkinkan tegangan terbalik yang lebih tinggi.

Karakteristik V-I

Gambar di bawah ini menunjukkan karakteristik v-i dari dioda daya yang hampir sama dengan dioda sinyal.

Pada dioda sinyal untuk wilayah bias maju, arus meningkat secara eksponensial, namun pada dioda daya, arus maju tinggi menyebabkan jatuh tegangan ohmik yang mendominasi pertumbuhan eksponensial dan kurva meningkat hampir linier.

Tegangan terbalik maksimum yang dapat ditahan dioda digambarkan oleh VRRM, yaitu tegangan terbalik repetitif puncak.

Di atas tegangan ini, arus terbalik menjadi sangat tinggi secara tiba-tiba dan karena dioda tidak dirancang untuk mendissipasi jumlah panas yang sangat tinggi, dioda tersebut dapat rusak. Tegangan ini juga dapat disebut tegangan terbalik puncak (PIV).

Waktu Pemulihan Terbalik

Gambar menunjukkan karakteristik pemulihan terbalik dari dioda daya. Setiap kali dioda dimatikan, arus menurun dari IF ke nol dan kemudian berlanjut dalam arah terbalik karena muatan yang tersimpan di wilayah ruang charge dan wilayah semikonduktor.

Arus terbalik ini mencapai puncak IRR dan kemudian mulai mendekati nilai nol dan akhirnya, dioda mati setelah waktu trr.

Waktu ini didefinisikan sebagai waktu pemulihan terbalik dan didefinisikan sebagai waktu antara saat arus maju mencapai nol dan saat arus terbalik menurun hingga 25% dari IRR. Setelah waktu ini, dioda dikatakan telah mencapai kemampuan pemblokiran terbaliknya.

Faktor Kelembutan

Faktor kelembutan dioda daya adalah rasio waktu penghapusan muatan dari wilayah semikonduktor dan wilayah depletasi, menunjukkan transien tegangan saat dimatikan.