Vad är effektdioder?

Vad är strömdioder?

Strömdiod

En strömdiod definieras som en diod som används i kretsar för styrkateknik och som kan hantera högre strömmar än vanliga dioder. Den har två poler och leder ström i en riktning, med en konstruktion utformad för högpresterande tillämpningar.

För att bättre förstå strömdioder, låt oss återbesöka hur en standarddiod fungerar. En diod definieras som den enklaste halvledarens komponent, med två lager, två poler och en gren.

Vanliga signaldioder har en gren bildad av ett p-typigt halvledarmaterial och ett n-typigt halvledarmaterial. Ledningen som ansluter till p-typen kallas anoden, och ledningen som ansluter till n-typen kallas katoden.

Bilden nedan visar strukturen hos en vanlig diod och dess symbol.

Strömdioder liknar också vanliga dioder, fast de skiljer sig något i sin konstruktion.

I vanliga dioder (även kända som "signaldioder"), är dopningsnivån på både P- och N-sidorna densamma, vilket ger en PN-gren, men i strömdioder har vi en gren bildad mellan en starkt dopad P och en svagt dopad N+ – det lager som epitaxiellt växer på ett starkt dopat N-lager. Så ser strukturen ut som visas i figuren nedan.

N– lagret är den viktigaste egenskapen hos strömdioden som gör den lämplig för högpresterande tillämpningar. Detta lager är mycket svagt dopat, nästan intrinsiskt, och därför kallas enheten också en PIN-diod, där i står för intrinsisk.

Som vi kan se i figuren ovan upprätthålls fortfarande den netto laddningsneutraliteten i rymdladdningsområdet, precis som var fallet i signaldioden, men tjockleken på rymdladdningsområdet är ganska stor och djupt penetrerar in i N– regionen.

Detta beror på dess lägre dopningskoncentration, eftersom vi vet att tjockleken på rymdladdningsområdet ökar med minskad dopningskoncentration.

Denna ökade tjocklek på uttömda området eller rymdladdningsområdet hjälper dioden att blockera större baklänges spänning och därför ha en högre sönderbrottsspänning.

Dock ökar detta N– lager signifikant ohmiska resistansen i dioden, vilket leder till mer värmeutveckling under framåtledande tillstånd. Därför kommer strömdioder med olika monteringar för korrekt värmeavledning.

Betydelsen av N- lagret

N- lagret i strömdioder är svagt dopat, vilket ökar tjockleken på rymdladdningsområdet och tillåter högre baklänges spänningar.

V-I Karakteristik

Figuren nedan visar v-i-karakteristiken för en strömdiod, vilket är nästan identiskt med signaldioden.

I signaldioder ökar strömmen exponentiellt i framåtriktat tillstånd, men i strömdioder leder hög framåtström till hög ohmisk fallhöjd, vilket dominerar exponentiell tillväxt och kurvan ökar nästan linjärt.

Den maximala baklängesspänningen som dioden kan motstå illustreras av VRRM, det vill säga topp baklänges upprepande spänning.

Över denna spänning blir baklängeströmmen plötsligt mycket hög, och eftersom dioden inte är utformad för att släppa så mycket värme, kan den bli förstörd. Denna spänning kan också kallas toppinversspänning (PIV).

Omvänd återhämtningstid

Figuren visar omvänd återhämtningsegenskapen hos en strömdiod. När dioden stängs av sjunker strömmen från IF till noll och fortsätter sedan i omvänd riktning på grund av laddningar som lagras i rymdladdningsområdet och halvledarregionen.

Denna omvända ström når ett toppvärde IRR och börjar sedan återigen närma sig nollvärde, och slutligen är dioden av efter tid trr.

Denna tid definieras som omvänd återhämtningstid och definieras som tiden mellan ögonblicket då framåtströmmen når noll och ögonblicket då omvända strömmen sjunker till 25% av IRR. Efter denna tid anses dioden ha uppnått sin omvända blockeringsförmåga.

Softness Factor

Softness-faktorn för strömdioder är förhållandet mellan laddningsavtagningstider från halvledar- och uttömda regioner, vilket indikerar spänningsövergångar vid avstängning.