Apakah Power Diodes?

Apakah Dioda Kuasa?

Dioda Kuasa

Dioda kuasa didefinisikan sebagai dioda yang digunakan dalam litar elektronik kuasa, mampu menangani arus yang lebih tinggi daripada dioda biasa. Ia mempunyai dua terminal dan mengalirkan arus dalam satu arah, dengan struktur yang direka untuk aplikasi kuasa yang lebih tinggi.

Untuk memahami dioda kuasa dengan lebih baik, mari kita kembali melihat bagaimana dioda standard berfungsi. Dioda didefinisikan sebagai peranti semikonduktor paling mudah, dengan dua lapisan, dua terminal, dan satu persimpangan.

Dioda isyarat biasa mempunyai persimpangan yang dibentuk oleh semikonduktor jenis p dan semikonduktor jenis n. Ujung yang menyambung ke jenis p dipanggil anod, dan ujung yang menyambung ke jenis n dipanggil katod.

Gambar di bawah menunjukkan struktur dioda biasa dan simbolnya.

Dioda kuasa juga serupa dengan dioda biasa, walaupun mereka sedikit berbeza dalam struktur pembinaannya.

Dalam dioda biasa (juga dikenali sebagai "dioda isyarat"), tahap dopan kedua-dua sisi P dan N adalah sama dan oleh itu kita mendapatkan persimpangan PN, tetapi dalam dioda kuasa, kita mempunyai persimpangan yang terbentuk antara P yang sangat doped dan N+– lapisan yang tumbuh epitaksial pada lapisan N yang sangat doped. Oleh itu, strukturnya kelihatan seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Lapisan N– adalah ciri utama dioda kuasa yang membuatnya sesuai untuk aplikasi kuasa yang tinggi. Lapisan ini sangat ringan doped, hampir intrinsik dan oleh itu peranti ini juga dikenali sebagai dioda PIN, di mana i merujuk kepada intrinsik.

Seperti yang dapat kita lihat dalam gambar di atas, netraliti muatan ruang beban masih dipelihara seperti dalam dioda isyarat, tetapi ketebalan wilayah beban ruang cukup tinggi dan terpenetrasi dalam lapisan N–.

Ini disebabkan oleh konsentrasi dopannya yang rendah, kerana kita tahu bahawa ketebalan wilayah beban ruang meningkat dengan penurunan konsentrasi dopan.

Ketebalan yang bertambah dari wilayah penghabisan atau beban ruang membantu dioda untuk menahan voltan terbalik yang lebih besar dan oleh itu mempunyai voltan putus yang lebih tinggi.

Namun, menambah lapisan N– secara signifikan meningkatkan rintangan ohmik dioda, menyebabkan lebih banyak penghasilan haba semasa keadaan pengaliran maju. Oleh itu, dioda kuasa datang dengan pelbagai pembenaman untuk pelepasan haba yang betul.

Kepentingan Lapisan N-

Lapisan N- dalam dioda kuasa doped dengan ringan, meningkatkan ketebalan wilayah beban ruang dan membolehkan voltan terbalik yang lebih tinggi.

Ciri-ciri V-I

Gambar di bawah menunjukkan ciri-ciri v-i dioda kuasa yang hampir serupa dengan dioda isyarat.

Dalam dioda isyarat, untuk wilayah biasan maju, arus meningkat secara eksponensial, tetapi dalam dioda kuasa, arus maju yang tinggi menyebabkan jatuh tegangan ohmik yang dominan dan kurva meningkat hampir linear.

Voltan terbalik maksimum yang dapat ditahan oleh dioda digambarkan oleh VRRM, iaitu voltan terbalik berulang puncak.

Di atas voltan ini, arus terbalik menjadi sangat tinggi secara tiba-tiba dan kerana dioda tidak direka untuk melepaskan sejumlah besar haba, ia mungkin akan rosak. Voltan ini juga boleh dipanggil voltan terbalik puncak (PIV).

Masa Pemulihan Terbalik

Gambar tersebut menunjukkan ciri-ciri pemulihan terbalik dioda kuasa. Setiap kali dioda dimatikan, arus menurun dari IF ke sifar dan kemudian meneruskan dalam arah terbalik akibat muatan yang tersimpan dalam wilayah beban ruang dan wilayah semikonduktor.

Arus terbalik ini mencapai puncak IRR dan kemudian mulai mendekati nilai sifar dan akhirnya, dioda dimatikan selepas masa trr.

Masa ini didefinisikan sebagai masa pemulihan terbalik dan didefinisikan sebagai masa antara saat arus maju mencapai sifar dan saat arus terbalik menurun ke 25% dari IRR. Selepas masa ini, dioda dikatakan mencapai keupayaan penyekatan terbaliknya.

Faktor Lembutan

Faktor lembutan dioda kuasa adalah nisbah masa penghapusan muatan dari wilayah semikonduktor dan wilayah penghabisan, menunjukkan transien voltan semasa mati.