《電子技術(shù)應(yīng)用》
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關(guān)于功率二極管的一些問(wèn)題
摘要: 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...
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(guò)的額定平均電流。但是有些的測(cè)試前是方波,也就是可以通過(guò)平均值為5A的方波電流。有些得測(cè)試前提是直流,也就是能通過(guò)5A的直流電流。理論上來(lái)說(shuō),對(duì)于硅二極管,以方波為測(cè)試條件的二極管能通過(guò)更大的直流電流,因?yàn)橥瑯悠骄娏鞯姆讲ㄝ^于直流電流,會(huì)給二極管帶來(lái)更大損耗。那么5A的二極管是否一定能通過(guò)5A的電流?不一定,這個(gè)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(guò)的電流會(huì)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(shí),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(huì)留一定的裕量,100V的二極管通常用到110V都不會(huì)有問(wèn)題,但是不建議這么用,因?yàn)槌^(guò)額定值,廠家就不會(huì)保證其可靠性,出了問(wèn)題就是你的問(wèn)題了。而且很多電源設(shè)計(jì)公司,為了保障可靠性,還會(huì)降額設(shè)計(jì)。

3. 什么是二極管的正向沖擊電流

開(kāi)關(guān)電源在開(kāi)機(jī)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(shí)間很長(zhǎng)的。通常二極管的數(shù)據(jù)手冊(cè)都有定義這個(gè)沖擊電流,其測(cè)試條件往往是單個(gè)波形的沖擊電流,比如單個(gè)正弦波,或者方波。其電流值往往可達(dá)幾百A。

4. 什么是二極管的正向?qū)▔航担?/font>

二極管在正向?qū)ǎ鬟^(guò)電流的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生壓降。這個(gè)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(shí)候,并不是完全理想的截止。在承受反壓得時(shí)候,會(huì)有些微小的電流從陰極漏到陽(yáng)極。這個(gè)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(huì)帶來(lái)較大的損耗,特別在高壓應(yīng)用場(chǎng)合。

6. 什么是二極管的反向恢復(fù)時(shí)間和反向恢復(fù)電流?

這個(gè)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(shí)候,會(huì)出現(xiàn)較大的反向恢復(fù)電流從陰極流向陽(yáng)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(shí)間就是反向恢復(fù)時(shí)間,峰值電流就是反向恢復(fù)電流。這個(gè)在高頻率的應(yīng)用中會(huì)帶來(lái)很大損耗。而反向恢復(fù)時(shí)間和電流和二極管截止時(shí),正向電流的下降速率正相關(guān)。解決這個(gè)問(wèn)題,一就是用恢復(fù)時(shí)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(shí)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(duì)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(gè)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(shí)候瞬態(tài)過(guò)程是怎樣?

對(duì)于二極管的瞬態(tài)過(guò)程,通常關(guān)心比較多的是反向恢復(fù)特性。但是其實(shí)二極管從反偏轉(zhuǎn)為正向?qū)ǖ倪^(guò)程也有值得注意的地方。在二極管剛導(dǎo)通的時(shí)候,正向壓降會(huì)先上升到一個(gè)最大值,然后才會(huì)下降到穩(wěn)態(tài)值。而這個(gè)最大值,隨di/dt的增大而增大。也就是說(shuō)二極管帶導(dǎo)通瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正向尖峰電壓,而且電壓要大于穩(wěn)態(tài)電壓。快恢復(fù)管的這個(gè)正向尖峰電壓比較小,慢恢復(fù)管就會(huì)很嚴(yán)重。這個(gè)就引出了另外一個(gè)問(wèn)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(chǎng)合,比如flyback原邊MOS的電壓鉗位,次級(jí)整流管的電壓鉗位。有些技術(shù)文獻(xiàn)說(shuō)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(shí)間比較長(zhǎng),這樣鉗位電容中的一部分能量會(huì)在二極管反向恢復(fù)過(guò)程中回饋給電路,這樣整個(gè)RCD電路的損耗可以降低。不過(guò)這個(gè)只適合小電流,低di/dt的場(chǎng)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(chǎng)合,比如大電流輸出的電源的次級(jí)鉗位電路。因?yàn)椋謴?fù)管在導(dǎo)通的時(shí)候會(huì)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(méi)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(shì)壘工藝的二極管,和普通的PN結(jié)二極管相比,其優(yōu)點(diǎn):更快的反向恢復(fù)時(shí)間,很多稱之為0反向恢復(fù)時(shí)間。雖然并不是真的0反向恢復(fù)時(shí)間,但是相對(duì)普通二極管要快非常多。其缺點(diǎn):反向漏電流比較大,所以沒(méi)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(gè)二極管串聯(lián)之后封裝在一起。當(dāng)然也有公司稱有獨(dú)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(jiàn)的多為高壓的肖特基碳化硅二極管,其優(yōu)點(diǎn):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(diǎn):正向?qū)▔航当容^大。還有一點(diǎn)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(diǎn)。但是目前已有很大改善。

14. 什么是砷化鎵二極管?

說(shuō)實(shí)話,我聽(tīng)說(shuō)砷化鎵材料早于碳化硅,但是后來(lái)就較少聽(tīng)說(shuō)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(lái)說(shuō)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(huì)把兩個(gè)單管封裝在一起,這樣溫升相對(duì)均勻,給并聯(lián)帶來(lái)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(méi)做過(guò)試驗(yàn),不知會(huì)有什么問(wèn)題。(電源網(wǎng)原創(chuàng)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處)

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