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剖析二极管知识

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-11-29 浏览:-

1、功率二极管的正向导通等效电路

等效电路

二极管

说明:

二极管正向导通时可用一电压降等效,该电压与温度和所流过的电流有关,温度升高,该电压变小;电流增加,该电压增加。详细的关系曲线可从制造商的手册中获得。2、功率二极管的反向截止等效电路

等效电路!

二极管

说明:

二极管反向截止时可用一电容等效,其容量与所加的反向电压、环境温度等有关,大小可从制造商的手册中获得。3、功率二极管的稳态特性总结

功率二极管稳态时的电流/电压曲线

二极管

说明:

二极管正向导通时的稳态工作点:

二极管

当Vin >>Vd 时,有:

二极管

而Vd对于不同的二极管,其范围为0.35V~2V。

二极管反向截止时的稳态工作点:Id≈0,Vd = -Vin

稳态特性总结:

是一单向导电器件(无正向阻断能力);为不可控器件,由其两断电压的极性控制通断,无其它外部控制;普通二极管的功率容量很大,但频率很低;

开关二极管有三种,其稳态特性和开关特性不同:-- 快恢复二极管;-- 超快恢复,软恢复二极管;-- 萧特基二极管(反向阻断电压降<<200V,无反向恢复问题);

器件的正向电流额定是用它的平均值来标称的,只要实际的电流平均值没有超过其额定值,保证散热没问题,则器件就是安全的;

器件的通态电压呈负温度系数,故不能直接并联使用;目前的 SiC 功率二极管器件,其反向恢复特性非常好。4、功率二极管的开通和关断过程原理

开通和关断过程实验电路

二极管

二极管两端的电压和流过的电流:

二极管

开关过程原理:

开通过程[ t1 ~ t2 ]:

在 t1 前,二极管工作于截止状态,t1 时,理想开关关断,二极管的电流开始上升,对反偏二极管的结电容充电,使二极管的电压也开始上升,因PN 结耗尽区的工作机理(详细见半导体物理),使电压的上升比电流的上升要慢很多,电压正偏后,还会有一个几伏-几十伏的正向电压峰值,然后才进入稳定的正向导通状态。

关断过程[ t3 ~ t5 ]:

在 t3 前,二极管工作于导通状态,t3 时,理想开关开通,二极管的电流开始下降,因为少子电荷在正向电流降为零时仍存在,故二极管的电压仍维持正偏,为使其承受反向阻断的能力,必需将这些少子电荷抽掉,t3-t4 是抽走反向电荷的阶段,在t4时刻,二极管可开始反向阻断,t4-t5则是对二极管结电容(耗尽区)进行充电的过程,直到二极管完全承受外部所加的反向电压,进入稳定的反向截止状态。

实际的开通过程较短,分析时一般可忽略。通常可只分析关断过程,器件商会给出反向恢复时间和反向恢复电荷等参数。5、功率二极管的功率损耗公式

导通损耗:

二极管

容性开通损耗:

二极管

开关损耗:

开通损耗:通常可忽略。关断损耗:无公式,但存在。

对于低电压输出的开关电源,二极管的最大损耗是导通损耗。6、功率二极管的选择原则与步骤

选择原则

1、根据电源规格,设计的工作频率等,合理选择:-- 高电压应用,当选用快恢复和超快恢复二极管;-- 15V 以下电源中的输出整流二极管应尽可能选萧特基;

2、选择时,如工作电流较大,则在相同的器件额定参数下,-- 应尽可能选择正向导通电压小的二极管;-- 应尽可能选择反响恢复快或软恢复的二极管;-- 应尽可能选择萧特基二极管。

选择步骤

1、根据电源规格,计算所选变换器中二极管的稳态参数:-- 反向阻断电压最大值;-- 最大的正向电流平均值;

2、从器件商的DATASHEET 中选择合适的二极管,可多选一些以便实验时比较;

3、从所选的二极管的其它参数,如正向通态压降,反向恢复时间等等,估算其工作时的最大损耗,与其它元器件的损耗一起,估算变换器的效率;

4、由实验选择最终的二极管器件。

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【本文标签】:二极管 快恢复二极管 整流二极管 桥堆 肖特基二极管

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