电力二极管(Power Diode)在20世纪50年代初期就获得应用,当时也被称为半导体整流器;它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的,都以半导体PN结为基础,实现正向导通、反向截止的功能;电力二极管是不可控器件,其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。

1.电力二极管的工作原理

电力二极管(PowerDiode,PD)是指可以承受高电压、大电流,具有较大耗散功率的二极管,它与其他电力电子器件相配合,作为整流、续流、电压隔离、钳位或保护元件,在各种变流电路中发挥着重要作用。

电力二极管的工作原理

2.电力二极管的主要类型

其主要类型有普通二极管、快恢复二极管肖特基二极管

普通二极管

普通二极管(General Purpose Diode)又称整流二极管(Rectifier Diode),多用于开关频率不高(1kHz以下)的整流电路中。

快速恢复二极管

恢复过程很短特别是反向恢复过程很短(5μs以下)的二极管,也简称快速二极管。 工艺上多采用了掺金措施,结构上有的采用PN结构类型,也有的采用对此加以改进的PiN结构。

肖特基二极管

以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode--SBD),简称为肖特基二极管。肖特基二极管的优点在于:反向恢复时间很短(10~40ns),正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲;在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小,明显低于快恢复二极管。因此,其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小,效率高。肖特基二极管的弱点在于: 当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求,因此多用于200V以下的低压场合;反向漏电流较大且对温度敏感,因此反向稳态损耗不能忽略,而且必须更严格地限制其工作温度。

电力二极管的主要类型

3.电力二极管的工作特性

1)静态特性

主要指其伏安特性

当电力二极管承受的正向电压大到一定值(门槛电压UTO),正向电流才开始明显增加,处于稳定导通状态。与正向电流IF对应的电力二极管两端的电压UF即为其正向电压降。当电力二极管承受反向电压时,只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。

2)动态特性

动态特性--因结电容的存在,三种状态之间的转换必然有一个过渡过程,此过程中的电压-电流特性是随时间变化的。
开关特性--反映通态和断态之间的转换过程。

关断过程:

须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力,进入截止状态。

在关断之前有较大的反向电流出现,并伴随有明显的反向电压过冲。

电力二极管的工作特性

4.电力二极管的作用

电力二极管主要作用是整流,

电力二极管(Power Diode)在20世纪50年代初期就获得应用,当时也被称为半导体整流器;它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的,都以半导体PN结为基础,实现正向导通、反向截止的功能;电力二极管是不可控器件,其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。

电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的,从外形上看,主要有螺栓型和平板型两种封装。

电力二极管的作用