Силові діоди
Електронно-дірковий перехід
В основі принципу дії більшості напівпровідникових пристроїв лежать явища і процеси, що виникають на кордоні між 2-ма областями напівпровідника з різними типами електронної провідності - електричної (n-типу) і доречний (р-типу). В області n-типу переважають електрони, які є основними носіями електронних зарядів, в р-області такими є позитивні заряди (дірки). Кордон між 2-ма областями з різними типами провідності іменується р-п-переходом.
Функціонально діодік (рис. 1.) можна вважати некерованим електричним ключем з однобокою провідністю. Діодік знаходиться в провідному стані (замкнутий ключ), якщо до нього прикладена пряма напруга.
Струм через діодік iF визначається параметрами зовнішньої ланцюга, а падіння напруги на напівпровідниковій структурі має мале значення. Якщо до діодіку докладено зворотне напруга, то він знаходиться в непроводящем стані (розімкнутий ключ) і через нього протікає маленький струм. Падіння напруги на діодіке в даному випадку визначається параметрами зовнішньої ланцюга.
Захист силових діодів
Більш відповідними причинами електронного пошкодження діодіка є висока швидкість наростання прямого струму diF / dt при його включенні, перенапруження при виключенні, перевищення максимального значення прямого струму і пробою структури неприпустимо величезним оборотним напругою.
При великих значеннях diF / dt з`являється нерівномірна концентрація носіїв заряду в структурі діодіка і, як наслідок цього, локальні перегріви з наступним пошкодженням структури. Основною передумовою великих значень diF / dt є мала індуктивність в контурі, що містить джерело прямого напруги і включений діодік. Для зниження значень diF / dt черзі з діодіком включається індуктивність, яка обмежує швидкість наростання струму.
Для зменшення амплітудних значень напруг, прикладених до діодіку при виключенні ланцюга, вживається з`єднані по черзі резистор R і конденсатор C - так звана RC-ланцюг, що підключається паралельно діодіку.
Для захисту діодів від струмових перевантажень в аварійних режимах вживаються швидкодіючі електронні запобіжники.
Головні типи силових діодів
За основними характеристиками і призначенням діоди прийнято ділити на три групи: загального призначення, бистровосстанавлівающіеся діоди і діоди Шотткі.
Діоди загального призначення
Ця група діодів відрізняється високими значеннями оборотного напруги (від 50 В до 5 кВ) і прямого струму (від 10 А до 5 кА). Потужна напівпровідникова структура діодів погіршує їх швидкодія. Тому час оборотного відновлення діодів зазвичай знаходиться в діапазоні 25-100 мкс, що обмежує їх впровадження в ланцюгах з частотою вище 1 кГц. Зазвичай, вони працюють в промислових мережах з частотою 50 (60) Гц. Пряме падіння напруги на діодіках цієї групи становить 2,5-3 В.
Силові діоди випускаються в різних корпусах. Найбільшого поширення набули два види виконання: штирьовий і таблетками (рис. 2 а, б).
Бистровосстанавлівающіеся діоди. При виробництві цієї групи діодів використовуються різні технологічні способи, які зменшують час оборотного відновлення. А саме, застосовується легування кремнію способом дифузії золота або платини. Завдяки цьому вдається зменшити час оборотного відновлення до 3-5 мкс. Але при всьому цьому знижуються допустимі значення прямого струму і оборотного напруги. Допустимі значення струму складають від 10 А до 1 кА, оборотного напруги - від 50 В до 3 кВ. У більш швидкодіючих діодів час оборотного відновлення становить 0,1-0,5 мкс. Такі діоди вживаються в імпульсних і високочастотних ланцюгах з частотами 10 кГц і вище. Конструкції діодів цієї групи подібні конструкціям діодів загального призначення.
діоди Шотткі
Принцип дії діодів Шотткі заснований на властивостях області переходу між металом і напівпровідникових матеріалом. Для силових діодів в якості напівпровідника вживається збіднений шар кремнію n-типу. При цьому в області переходу з боку металу має місце негативний заряд, а з боку напівпровідника - позитивний.
Особливістю діодів Шотткі буде те, що прямий струм обгрунтований рухом тільки головних носіїв - електронів. Відсутність накопичень неосновних носіїв значно зменшує інерційність діодів Шотткі. Час відновлення становить зазвичай менше 0,3 мкс, падіння прямої напруги приблизно 0,3 В. Значення оборотних струмів в цих діодіках на 2-3 порядки вище, ніж в діодіках з p-n-переходом. Граничне оборотне напруг зазвичай менше 100 В. Їх використовують в високочастотних і імпульсних ланцюгах низької напруги.
- Щільність струму
- Перетворення променистої енергії в електричну
- Номінальні напруги електричних мереж і області їх застосування
- Електричний заряд
- Як використовувати діоди і транзистори для вимірювання температури
- Однофазна мостова схема випрямлення
- Робота і потужність електричного струму
- Пасивні і активні елементи електричних ланцюгів
- Польові транзистори
- Електростатика
- Тиристорні пускачі
- Лінійні електричні ланцюги
- Фотодіоди пристрій, характеристики і принципи роботи
- Пристрій і параметри тиристорів
- Igbt транзистори
- Біполярні транзистори
- Силові транзистори
- Класифікація напівпровідникових випрямлячів
- Випрямні діоди
- Електричний струм
- Преобразовательниє пристрої в системах електропостачання