Kaj so močne diode?

Kaj so močne diode?

Močna dioda

Močna dioda je definirana kot dioda, uporabljena v močnih elektronskih vezjih, zmožna obvladovati višje tokove kot redne diode. Ima dva terminala in vodi tok v eni smeri, z konstrukcijo, ki je zasnovana za uporabo pri višjih močeh.

Da bi bolje razumeli močne diode, ponovno pregledajmo, kako deluje standardna dioda. Dioda je definirana kot najenostavnejše polprevodniško napravo, s dvema plastma, dvema terminaloma in eno stikalo.

Običajne signaldiode imajo stikalo, sestavljeno iz p tipa polprevodnika in n tipa polprevodnika. Vodilo, ki se povezuje na p tip, se imenuje anoda, medtem ko vodilo, ki se povezuje na n tip, se imenuje katoda.

Slika spodaj prikazuje strukturo običajne diode in njeno oznako.

Močne diode so tudi podobne običajnim diodam, čeprav se malo razlikujejo v svoji konstrukciji.

V običajnih diodah (tudi znanih kot "signaldiode") je ravni dotiranja P in N strani enak, zato dobimo PN stikalo, vendar v močnih diodah imamo stikalo, sestavljeno iz močno dotiranega P in slabo dotiranega N+ – sloja, ki je epitaksialno rastl na močno dotiranem N sloju. Zato izgleda struktura, kot je prikazano na sliki spodaj.

N– sloj je ključna značilnost močne diode, ki jo pravi primerne za uporabo pri visokih močeh. Ta sloj je zelo slabo dotiran, skoraj intrinzičen, zato se naprava tudi imenuje PIN dioda, kjer i predstavlja intrinzičnost.

Kot lahko vidimo na zgornji sliki, je netralnost nabojne regije prostorskega nabojnega območja še vedno ohranjena, kot je bilo v primeru signaldiode, vendar je debelina prostorskega nabojnega območja zelo velika in globoko vstopila v N– regijo.

To je zaradi njegove slabe dotiranosti, saj vemo, da debelina prostorskega nabojnega območja narašča s padanjem dotiranosti.

Ta povečana debelina depresijskega ali prostorskega nabojnega območja pomaga diodi blokirati večjo obratno napetost in tako ima večjo prelomno napetost.

Dodajanje tega N– sloja pa bistveno poveča ohmično upornost diode, kar vodi do večje toplote pri napredujočem stanju provodnosti. Zato močne diode pridejo z različnimi montažami za ustrezen odvod toplote.

Pomembnost N– sloja

N– sloj v močnih diodah je slabo dotiran, kar poveča debelino prostorskega nabojnega območja in omogoča višje obratne napetosti.

V-I karakteristike

Slika spodaj prikazuje v-i karakteristike močne diode, ki so skoraj enake kot pri signaldiodi.

Pri signaldiodah za napredujoče stanje tok eksponentno narašča, vendar pri močnih diodah visoki napredujoči tok vodi do visoke ohmične padca, ki dominira eksponentni rast, in krivulja narašča skoraj linearno.

Največja obratna napetost, ki jo dioda lahko prenaša, je prikazana s VRRM, tj. vrhunska obratna ponavljajoča se napetost.

Nad to napetostjo obratni tok hitro postane zelo visok, in ker dioda ni zasnovana za odvajanje tako visokih količin toplote, se lahko uniči. Ta napetost se lahko tudi imenuje vrhunska obratna napetost (PIV).

Čas obratne rekonverzije

Slika prikazuje karakteristiko obratne rekonverzije močne diode. Ko je dioda izklopljena, tok pada od IF do nič in nadaljuje v obratni smeri zaradi shranjenih nabozov v prostorskem nabojnem območju in polprevodniškem območju.

Obratni tok doseže vrh IRR in ponovno začne pristajati na ničelno vrednost, dokler dioda po času trr ni izklopljena.

Ta čas je definiran kot čas obratne rekonverzije in je definiran kot čas med trenutkom, ko napredujoči tok doseže nič, in trenutkom, ko obratni tok pada na 25% IRR. Po tem času se dioda pravi, da doseže svojo sposobnost obratnega blokiranja.

Faktor mehkoščnosti

Faktor mehkoščnosti močnih diod je razmerje časov odstranitve nabojev iz polprevodniškega in depresijskega območja, ki kaže napetostne transiente ob izklopovanju.