Čo je to výkonová dióda - konštrukcia, typy a jej aplikácie

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Dióda je jednoduchá polovodičové zariadenie ktorá obsahuje dve vrstvy, dva terminály a jednu križovatku. Spojenie normálnych diód môže byť tvorené polovodičmi, ako sú typy p a n. Koncovka typu p je známa ako anóda, zatiaľ čo koncovka typu n je známa ako katóda. Existujú rôzne druhy diód sú dostupné na trhu. Každý typ má svoje uplatnenie. Tento článok pojednáva o prehľade výkonovej diódy. V ideálnom prípade nesmie mať dióda žiadny čas spätného zotavenia. Môžu sa však zmeniť výsledné náklady na takúto diódu. V rôznych aplikáciách nie je efekt reverznej doby zotavenia dôležitý, takže je možné použiť aj lacné diódy.

Čo je to výkonová dióda?

Definícia: TO dióda ktorá má dva terminály ako anóda a katóda a dve vrstvy ako P & N používané v výkonová elektronika obvodov je známa ako výkonová dióda. Táto dióda je zložitejšia z hľadiska konštrukcie aj prevádzky, pretože zariadenie s nízkym výkonom sa musí meniť, aby bolo vhodné pre vysokovýkonné aplikácie.




Power-Dióda

výkonová dióda

Pri moci elektronické obvody , táto dióda hrá zásadnú úlohu. Môže byť použitý ako usmerňovač v obvodoch prevodníka, obvodoch regulácie napätia, flyback / voľnobežná dióda , ochrana proti spätnému napätiu atď.



Tieto diódy súvisia so signálnymi diódami, až na malé rozdiely v ich konštrukcii. Úroveň dopovania v signálnej dióde pre obidve vrstvy P a N je rovnaká, zatiaľ čo u výkonových diód môže byť križovatka tvorená medzi vysoko dotovanou vrstvou P + a ľahko dotovanou vrstvou N–.

Konštrukcia

Konštrukcia tejto diódy obsahuje tri vrstvy, ako je vrstva P +, vrstva n– a vrstva n +. Tu je vrchná vrstva vrstva P +, ktorá je silne dotovaná. Stredná vrstva je n– vrstva, je mierne dotovaná a posledná vrstva je n + vrstva, a je silne dotovaná.

Konštrukcia výkonovej diódy

konštrukcia výkonovej diódy

Tu vrstva p + funguje ako anóda, hrúbka tejto vrstvy je 10 μm a úroveň dopingu je 1019cm-3.


N + vrstva funguje ako katóda, hrúbka tejto vrstvy je 250 - 300 μm a úroveň dopingu je 1019cm-3.

N-vrstva funguje ako stredná vrstva / driftová vrstva, hrúbka tejto vrstvy závisí hlavne od prierazné napätie & úroveň dopingu je 1014cm-3. Akonáhle sa táto šírka vrstvy zvýši, potom sa zvýši priraďovacie napätie.

Pracovný princíp výkonovej diódy

Princíp fungovania tejto diódy je podobný ako pri bežnej práci Prechodová dióda PN . Keď je napätie na anódovej svorke vysoké ako napätie na katódovej svorke, dióda vedie. Rozsah poklesu smerovacieho napätia v tejto dióde je veľmi malý, približne 0,5 V - 1,2 V. V tomto režime pracuje dióda ako dopredná charakteristika.

Ak je napätie katódy vysoké ako napätie anódy, dióda funguje ako blokujúci režim. V tomto režime funguje dióda ako reverzná charakteristika.

Typy výkonovej diódy

Klasifikáciu týchto diód je možné vykonať na základe doby spätného zotavenia, výrobného procesu a penetrácie oblasti vyčerpania v stave obráteného skreslenia.

Výkonové diódy v závislosti od reverznej doby zotavenia ako aj od procesu výroby sú rozdelené do troch typov ako napr

  • Univerzálne diódy
  • Diódy rýchleho zotavenia
  • Schottkyho diódy

Univerzálne diódy

Tieto diódy majú veľkú reverznú dobu zotavenia okolo 25 μs, preto sú použiteľné v nízkofrekvenčných (až 1 kHz) a nízkootáčkových prevádzkach (do 1 kHz).

Diódy rýchleho zotavenia

Tieto diódy majú rýchle zotavenie vďaka svojej veľmi malej reverznej dobe zotavenia kratšej ako 5 μs, ktorá sa používa vo vysokorýchlostných spínacích aplikáciách

Schottkyho diódy

Viac informácií nájdete na tomto odkaze Schottkyho diódy

Výkonové diódy v závislosti od prieniku do oblasti vyčerpania sú obrátene predpäté a sú rozdelené do dvoch typov, ako napr.

  • Prepichnite diódy
  • Non-Punch cez diódy

Prepichnite diódy

Dióda, kde šírka oblasti vyčerpania pri rozpade vstupuje do vrstvy n +, je známa ako prerážacia dióda.

Non-Punch cez diódy

Dióda, ktorej šírka oblasti vyčerpania pri poruche neprechádza do susednej vrstvy n +, sa zvyčajne nazýva nepriechodné diódy.

V tomto režime je šírka driftovej oblasti väčšia ako najvyššia šírka oblasti vyčerpania, takže oblasť vyčerpania nemôže vstúpiť do susednej vrstvy n +.

Ako vybrať?

Výber výkonovej diódy je možné vykonať na základe napätia IF (dopredný prúd) a VRRM (špičkový inverzný).

Tieto diódy sú chránené pomocou tlmiace obvody z hrotov prepätia. K tomu môže dôjsť pri vykonávaní procesu reverznej obnovy. Tlmiaci obvod používaný pre výkonovú diódu hlavne obsahuje odpor & kondenzátor, ktorý je zapojený paralelne s diódou.

Charakteristiky V-I

V-I charakteristiky výkonovej diódy sú uvedené nižšie. Akonáhle sa zvýši dopredné napätie, dopredný prúd sa zvýši lineárne.

V opačnom predpätí bude dodávať extrémne malé množstvo úniku prúdu. Tento prúd je nezávislý od použitého reverzného napätia.

Únikový prúd dodáva hlavne kvôli menšinovým nosičom náboja v dióde. Keď spätné napätie získa reverzné rozkladné napätie, dôjde k rozbitiu lavíny. Keď dôjde k reverznej poruche, reverzný prúd sa tiež drasticky zvýši s menším zvýšením reverzného napätia. Reverzný prúd je možné regulovať externým obvodom.

Výhody a nevýhody výkonovej diódy

Medzi výhody a nevýhody výkonovej diódy patria nasledujúce.

  • Oblasť spojenia PN tejto diódy je veľká a môže dodávať obrovský prúd, kapacita tohto spoja však môže byť tiež veľká, pracuje s nižšou frekvenciou a zvyčajne sa používa iba na usmernenie.
  • Vyrieši striedavý prúd pri vysokom prúde a vysokom napätí.
  • Hlavnou nevýhodou je jeho veľkosť a pravdepodobne musí byť pripevnená k a chladič pri vedení vysokého prúdu.
  • Potrebuje špecializovaný hardvér na inštaláciu a izoláciu od kovových rámov, ktoré sú k dispozícii v okolí.

Aplikácie

Medzi aplikácie výkonovej diódy patrí:

  • Táto dióda poskytuje nekontrolované usmernenie napájania
  • Používa sa v rôznych aplikáciách ako DC napájacie zdroje , na nabíjanie batérie, striedačov a striedavého prúdu usmerňovače .
  • Používajú sa ako tlmiace siete a voľnobežné diódy kvôli ich vlastnostiam, ako je napätie a vysoký prúd.
  • Tieto diódy sa používajú ako spätnoväzbové, voľnobežné diódy a vysokonapäťový usmerňovač.
  • V opačnom stave poruchy, keď sú prúd a napätie tejto diódy obrovské, môže byť stratový výkon vysoký, aby sa mohlo zariadenie zničiť.

Časté otázky

1). Aká je funkcia výkonovej diódy?

Je to typ kryštalického polovodiča, ktorý sa používa na zmenu striedavého prúdu na jednosmerný a tento proces sa nazýva rektifikácia.

2). Aké sú použitia výkonovej diódy?

Tieto diódy sa používajú tam, kde sú zapojené vysoké napätia a väčšie prúdy.

3). Aké sú typy výkonových diód?

Sú to rýchle obnovovacie, Schottkyho diódy a univerzálne diódy.

4). Aký je rozdiel medzi výkonovou a normálnou diódou?

Výkonová dióda je použiteľná tam, kde sa používa vysoký prúd a napätie ako invertor, zatiaľ čo normálna dióda je použiteľná pre aplikácie s malým signálom.

Toto je teda všetko o prehľad výkonovej diódy ktorá hrá zásadnú úlohu v obvodoch výkonovej elektroniky. Tieto diódy sa používajú v obvodoch meničov, ako spätná dióda, obvody na reguláciu napätia, voľnobežná dióda alebo ochrana proti spätnému napätiu atď. Tu je otázka, aké sú nevýhody výkonovej diódy?