Šta su poluprovodnički diodni?

Šta su moćni diodovi?

Moćni diod

Moćni diod je definisan kao diod koji se koristi u elektronskim kružnicama za moć, sposoban da obrađuje veće struje od običnih dioda. Ima dva terminala i prenosi struju u jednom smeru, sa konstrukcijom dizajniranom za primene više moći.

Da bismo bolje razumeli moćne diode, ponovo posmatrajmo kako radi standardni diod. Diod je definisan kao najjednostavniji poluprovodnički uređaj, sa dva sloja, dva terminala i jednim spojem.

Obični signali diodi imaju spoj formiran od p tipa poluprovodnika i n tipa poluprovodnika. Vod koji se spoji na p tip naziva anod, a vod koji se spoji na n tip naziva katod.

Sledeća slika prikazuje strukturu običnog dioda i njegov simbol.

Moćni diodi su takođe slični običnim diodima, mada se malo razlikuju u svojoj konstrukciji.

U običnim diodima (takođe poznatim kao "signalni diod"), nivo dopiranja obe strane P i N je isti, pa dobijamo PN spoj, ali u moćnim diodima, imamo spoj formiran između teško dopiranog P i blago dopiranog N+ – sloja koji je epitaksijalno proizveden na teško dopiranom N sloju. Stoga izgleda struktura kao što je prikazano na sledećoj slici.

N– sloj je ključna karakteristika moćnog dioda koja ga čini pogodnim za primene visoke moći. Ovaj sloj je vrlo blago dopiran, skoro intrinsik, stoga se uređaj takođe naziva PIN diod, gde i označava intrinsik.

Kao što možemo videti na gornjoj slici, neutralnost neto nabojne regije prostorne nabojne regije se još uvek održava, kao što je bilo slučaj kod signalnog dioda, ali debljina prostorne nabojne regije je prilično velika i duboko prodira u N– region.

Ovo je posledica njegove blage koncentracije dopiranja, jer znamo da debljina prostorne nabojne regije raste sa smanjenjem koncentracije dopiranja.

Povećana debljina regije iscrpljenja ili prostorne nabojne regije pomaže diodu da blokira veće obrnutono naponse i stoga ima veći napon raspada.

Međutim, dodavanje ovog N– sloja značajno povećava ohmičku otpornost dioda, što dovodi do veće generacije toplote tokom usmerenog provođenja. Stoga dolaze moćni diodi sa različitim montažama za pravilnu disipaciju toplote.

Važnost N- sloja

N- sloj u moćnim diodima je blago dopiran, povećavajući debljinu prostorne nabojne regije i omogućavajući veće obrnutono napone.

V-I karakteristike

Sledeća slika pokazuje v-i karakteristike moćnog dioda, koje su gotovo identične onima signalnog dioda.

U signalnim diodima, za usmereno područje, struja eksponencijalno raste, ali u moćnim diodima, visoka usmerena struja dovodi do visokog ohmičkog pada, koji dominira eksponencijalnom rastu i kriva raste skoro linearno.

Maksimalni obrnuti napon koji diod može izdržati prikazan je VRRM, tj. vrhunski obrnuti repetitivni napon.

Iznad ovog napona, obrnuta struja brzo postaje vrlo visoka, a kako diod nije dizajniran da disipira takvu visoku količinu toplote, može biti uništen. Ovaj napon može se takođe nazvati vrhunski inverzni napon (PIV).

Vreme oporavka obrnuto

Slika prikazuje karakteristiku obrnutog oporavka moćnog dioda. Kada god diod bude isključen, struja se smanjuje od IF do nule i dalje nastavlja u obrnutom smeru zbog nabojnih zaliha u prostornoj nabojnoj regiji i poluprovodničkoj regiji.

Ova obrnuta struja dostiže vrhunsku vrednost IRR i opet počinje da se približava nuli, i konačno, diod je isključen nakon vremena trr.

Ovo vreme definiše se kao vreme obrnutog oporavka i definiše se kao vreme između trenutka kada usmerena struja dostigne nulu i trenutka kada obrnuta struja opada na 25% od IRR. Nakon ovog vremena, diod se smatra da je postigao svoju sposobnost blokiranja obrnutog napona.

Faktor mekoće

Faktor mekoće moćnih dioda je odnos vremena uklanjanja naboja iz poluprovodničke i iscrpljene regije, koji ukazuje na transijente napona pri isključivanju.