《電子技術(shù)應(yīng)用》
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關(guān)于功率二極管的疑難解析
摘要: 疑難解析關(guān)于功率二極管問題。
Abstract:
Key words :

1,、什么是二極管的正向額定電流?二極管的額定電流是二極管的主要標(biāo)稱值,,比如5A/100V的二極管,5A就是額定電流,。通常額定電流的定義是該二極管所能通過的額定平均電流,。但是有些的測試前是方波,也就是可以通過平均值為5A的方波電流,。有些得測試前提是直流,,也就是能通過5A的直流電流。理論上來說,,對于硅二極管,,以方波為測試條件的二極管能通過更大的直流電流,因為同樣平均電流的方波較于直流電流,,會給二極管帶來更大損耗,。那么5A的二極管是否一定能通過5A的電流?不一定,,這個和溫度有關(guān),,當(dāng)你的散熱條件不足夠好,那么二極管能通過的電流會被結(jié)溫限制,。

 2,、 什么是二極管的反向額定電壓?二極管反向截止時,,可以承受一定的反壓,,那么其最高可承受的反壓就是額定電壓。比如5A/100V的二極管,,其額定反壓就是100V,。雖然,所有二極管廠家都會留一定的裕量,,100V的二極管通常用到110V都不會有問題,,但是不建議這么用,因為超過額定值,,廠家就不會保證其可靠性,,出了問題就是你的問題了。而且很多電源設(shè)計公司,,為了保障可靠性,,還會降額設(shè)計。

3. 什么是二極管的正向沖擊電流,?開關(guān)電源在開機或者其他瞬態(tài)情況下,,需要二極管能夠承受很大的沖擊電流而不壞,當(dāng)然這種沖擊電流應(yīng)該是不重復(fù)性,,或者間隔時間很長的,。通常二極管的數(shù)據(jù)手冊都有定義這個沖擊電流,,其測試條件往往是單個波形的沖擊電流,比如單個正弦波,,或者方波。其電流值往往可達幾百A,。

4.  什么是二極管的正向?qū)▔航??二極管在正向?qū)ǎ鬟^電流的時候會產(chǎn)生壓降,。這個壓降和正向電流以及溫度有關(guān),。通常硅二極管,電流越大,,壓降越大,。溫度越高,壓降越小,。但是碳化硅二極管卻是溫度越高,,壓降越大。

5.  什么是二極管的反向漏電流,?二極管在反向截止的時候,,并不是完全理想的截止。在承受反壓得時候,,會有些微小的電流從陰極漏到陽極,。這個電流通常很小,而且反壓越高,,漏電流越大,,溫度越高,漏電流越大,。大的漏電流會帶來較大的損耗,,特別在高壓應(yīng)用場合。

6.  什么是二極管的反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)電流,?這個是二極管的重要指標(biāo),,所謂的快恢復(fù),慢恢復(fù)二極管就是以此為標(biāo)準(zhǔn),。二極管 在從正偏轉(zhuǎn)換到反偏的時候,,會出現(xiàn)較大的反向恢復(fù)電流從陰極流向陽極,其反向電流先上升到峰值,,然后下降到零,。那么其上升下降的時間就是反向恢復(fù)時間,峰值電流就是反向恢復(fù)電流,。這個在高頻率的應(yīng)用中會帶來很大損耗,。而反向恢復(fù)時間和電流和二極管截止時,,正向電流的下降速率正相關(guān)。解決這個問題,,一就是用恢復(fù)時間更快的二極管,,二是采用ZCS方式關(guān)斷二極管

7.  什么是軟恢復(fù)二極管?二極管在反向恢復(fù)的時候,,反向電流下降的比較慢的,,稱為軟恢復(fù)二極管。軟恢復(fù)對減小EMI有一定的好處,。

8.  什么是二極管的結(jié)電容,?結(jié)電容是二極管的一個寄生參數(shù),可以看作在二極管上并聯(lián)的電容,。

9.  什么是二極管的寄生電感,?二極管寄生電感主要由引線引起,可以看作串聯(lián)在二極管上的電感,。

10.  二極管正向?qū)〞r候瞬態(tài)過程是怎樣,?對于二極管的瞬態(tài)過程,通常關(guān)心比較多的是反向恢復(fù)特性,。但是其實二極管從反偏轉(zhuǎn)為正向?qū)ǖ倪^程也有值得注意的地方,。在二極管剛導(dǎo)通的時候,正向壓降會先上升到一個最大值,,然后才會下降到穩(wěn)態(tài)值,。而這個最大值,隨di/dt的增大而增大,。也就是說二極管帶導(dǎo)通瞬間會產(chǎn)生一個正向尖峰電壓,,而且電壓要大于穩(wěn)態(tài)電壓??旎謴?fù)管的這個正向尖峰電壓比較小,,慢恢復(fù)管就會很嚴(yán)重。這個就引出了另外一個問題:

11.   在RCD鉗位電路中,,二極管到底選慢管,,還是快管?RCD電路常用于一些需要鉗位的場合,,比如flyback原邊MOS的電壓鉗位,,次級整流管的電壓鉗位。有些技術(shù)文獻說應(yīng)該用慢恢復(fù)管,,理由是慢恢復(fù)管由于其反向恢復(fù)時間比較長,,這樣鉗位電容中的一部分能量會在二極管反向恢復(fù)過程中回饋給電路,這樣整個RCD電路的損耗可以降低。不過這個只適合小電流,,低di/dt的場合,。比如小功率flyback的原邊鉗位電路。但是不適合大電流,,高di/dt的鉗位場合,,比如大電流輸出的電源的次級鉗位電路。因為,,慢恢復(fù)管在導(dǎo)通的時候會產(chǎn)生很高導(dǎo)通壓降尖峰,,導(dǎo)致雖然鉗位電容上的電壓很低,但是卻沒法鉗住尖峰電壓,。所以應(yīng)該選擇肖特基二極管之類。

12.   什么是肖特基二極管,?肖特基二極管是一種利用肖特基勢壘工藝的二極管,,和普通的PN結(jié)二極管相比,其優(yōu)點:更快的反向恢復(fù)時間,,很多稱之為0反向恢復(fù)時間,。雖然并不是真的0反向恢復(fù)時間,但是相對普通二極管要快非常多,。其缺點:反向漏電流比較大,,所以沒法做成高壓的二極管。目前的肖特基二極管,基本都是200V以下的,。雖然有些公司可以提供高壓的肖特基硅二極管,,但是也是將幾個二極管串聯(lián)之后封裝在一起。當(dāng)然也有公司稱有獨特的工藝,,可以制造高壓肖特基二極管,,但并不知曉是什么樣的工藝。

13.   什么是碳化硅二極管,?通常大家所用的基本都是以硅為原料的二極管,,但是最近比較熱門的碳化硅二極管是用碳化硅為原料的二極管。目前常見的多為高壓的肖特基碳化硅二極管,,其優(yōu)點:反向恢復(fù)特性很好,,媲美肖特基硅二極管。但是可以做高壓的二極管,。在PFC中已有較多應(yīng)用,。缺點:正向?qū)▔航当容^大。還有一點與硅二極管不同的是其導(dǎo)通壓降隨溫度上升反而增大,。早期的碳化硅二極管,,還有可承受沖擊電流小,可靠性不高等缺點。但是目前已有很大改善,。

14.   什么是砷化鎵二極管,?說實話,我聽說砷化鎵材料早于碳化硅,,但是后來就較少聽說了,。目前砷化鎵在LED上似乎有些應(yīng)用,但是功率器件上卻還比較少,。

15.   二極管適合并聯(lián)么,?理論上來說硅二極管,由于導(dǎo)通壓降隨溫度上升而下降,,所以是不適合并聯(lián)的,,但是現(xiàn)在很多二極管會把兩個單管封裝在一起,這樣溫升相對均勻,,給并聯(lián)帶來好處,。但是碳化硅是的壓降是隨溫度上升而上升,理論上是適合并聯(lián)的,,但我并沒做過試驗,,不知會有什么問題。

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