什么是功率二极管-结构，类型及其应用

二极管是一个简单的半导体器件这包括两层，两个终端和一个单一的结。普通二极管的结可以通过p型和n型半导体形成。p型端子称为阳极，n型端子称为阴极。有不同的类型的二极管都可以在市场上买到。每种类型都有自己的应用。本文讨论了功率二极管的概述。理想情况下，二极管必须没有反向恢复时间。但是，这种二极管的设计成本可能会改变。在各种应用中，反向恢复时间效应并不重要，因此低成本二极管也可以使用。

什么是功率二极管?

定义:一个二极管有两个端子，像正极和负极，两层像P和N，用于电力电子电路被称为功率二极管。这种二极管在结构和操作上更加复杂，因为低功率器件必须改变，使它们适合于高功率应用。

在电力电子电路，这个二极管起着重要的作用。它可以作为整流器在转换电路，电压调节电路，反激/自由滚轮二极管、反向电压保护等。

除了在结构上有一点不同外，这些二极管与信号二极管有关。在信号二极管中，P层和N层的掺杂水平是相同的，而在功率二极管中，结可以在重掺杂的P+层和轻掺杂的N层之间形成。

建设

该二极管的结构包括P+层、n -层和n+层三层。这里的顶层是P+层，它被严重掺杂。中间层为n -层，轻度掺杂，最后一层为n+层，重度掺杂。

其中p+层作为阳极，厚度为10μm，掺杂水平为10¹⁹厘米³。

n+层作为阴极，厚度为250 ~ 300μm，掺杂水平为10¹⁹厘米³。

n-层作为中间层/漂移层，这一层的厚度主要取决于击穿电压&兴奋剂级别是10级¹⁴厘米³。一旦这层宽度增加，击穿电压将增加。

功率二极管的工作原理

这个二极管的工作原理与普通二极管相似PN结二极管。当阳极端电压高于阴极端电压时，二极管导电。该二极管的前向电压降范围非常小，约为0.5V - 1.2V。在这种模式下，二极管作为正向特性工作。

如果阴极的电压高于阳极的电压，二极管作为阻塞模式。在这种模式下，二极管表现为反向特性。

功率二极管的类型

这些二极管的分类可以根据反向恢复时间、制造过程和反向偏置条件下的耗尽区穿透来进行。

功率二极管根据反向恢复时间以及制造工艺分为三种类型，如

• 通用二极管
• 快恢复二极管
• 肖特基二极管

通用二极管

这些二极管有巨大的反向恢复时间约25μs;因此，它们适用于低频(高达1 kHz)和低速操作(高达1- kHz)。

快恢复二极管

由于反向恢复时间非常小，小于5μs，这些二极管具有快速恢复行为，用于高速开关应用

肖特基二极管

请参阅此连结以了解更多肖特基二极管

功率二极管依赖于耗竭区渗透的反向偏置条件，可分为两种类型，如

• 冲头通过二极管
• Non-Punch通过二极管

冲头通过二极管

击穿时耗尽区宽度进入n+层的二极管称为穿孔机二极管。

Non-Punch通过二极管

在击穿时耗尽区宽度没有穿过相邻的n+层的二极管通常称为非穿孔二极管。

在这种模式下，漂移区宽度大于耗尽区最高宽度，因此耗尽区不能进入相邻的n +层。

如何选择?

功率二极管的选择可以基于中频(正向电流)和VRRM(反向峰值)电压。

这些二极管被使用保护缓冲器电路从过电压的尖峰。在执行反向恢复过程时可能会发生这种情况。功率二极管的缓冲电路主要包括一个电阻&一个与二极管并联的电容器。

vi特点

功率二极管的V-I特性如下所示。一旦正向电压增加，那么正向电流将线性增加。

在反向偏置条件下提供极其少量的电流泄漏。该电流与施加的反向电压无关。

漏电流的主要来源是二极管中的少数载流子。当反向电压得到反向击穿电压时，就会发生雪崩击穿。当反向击穿发生时，反向电流也会急剧增加，但反向电压的增加较少。反向电流可由外部电路控制。

功率二极管的优缺点

功率二极管的优点和缺点包括:

• 该二极管的pn结区域较大，可以提供大电流，但该结的电容也较大，工作频率较低，一般只用于整流。
• 它能在大电流和高电压下分辨交流电。
• 主要的缺点是它的尺寸&可能需要固定在a上散热器同时传导大电流。
• 它需要专门的硬件来安装和隔离周围的金属框架。

应用程序

功率二极管的应用包括以下几个方面。

• 这个二极管提供不受控制的功率整流
• 它用于不同的应用程序，如DC电力供应，适用于电池、逆变器和交流电源的充电整流器。
• 由于它们的特性，如电压和大电流，它们被用作缓冲网络和自由转动二极管。
• 这些二极管被用作反馈、自由二极管和高压整流器。
• 在反向击穿条件下，当该二极管的电流和电压很大时，功率损耗会很大，从而造成器件的破坏。

常见问题

1).功率二极管的功能是什么?

它是一种晶体半导体，用来把交流电变成直流电，这个过程叫做整流。

2)功率二极管有什么应用?

这些二极管用于高电压和大电流涉及。

3).功率二极管有哪些类型?

它们是快速恢复，肖特基和通用二极管。

4).功率二极管和普通二极管的区别是什么?

功率二极管像逆变器一样适用于高电流和高电压的场合，而普通二极管则适用于小信号的场合。

因此，这就是一切功率二极管概述这在电力电子设备的电路中起着重要作用。这些二极管用于转换器电路，作为反激二极管，电压调节电路，续流二极管或反向电压保护等。这里是一个问题，电力二极管的缺点是什么？