本文用于記錄二極管特性及損耗分析。

1、二極管特性

1.1正向導通特性

二極管的伏安特性曲線與溫度關系較大.

根據不同廠家的二極管制造工藝不同，二極管存在一個臨界電流Ic。

當正向電流If大于臨界電流Ic時，正向電壓Vf與溫度是負相關關系，相關系數a<1;

當正向電流If小于臨界電流Ic時，正向電壓Vf與溫度是正相關關系,? ?相關系數a>1;

當正向電流If等于臨界電流Ic時，正向電壓Vf與溫度變化無關。

不同工藝的功率二極管的臨界電流Ic不同

對于肖特基，快恢復和雙極性二極管來說，臨界電流Ic一般較大，因此二極管常常工作在負相關區域；

對于SiC和GaN材質的二極管，臨界電流Ic一般較小，因此二極管可能工作在正相關或者負相關區域；

對于工作在負相關區域的二極管（a < 1），當溫度升高時，二極管的正向壓降Vf降低，導致二極管的導通損耗降低，因此高溫時的損耗小于低溫的損耗。

以泰科天潤的SiC二極管CRXU30D120G2為例，臨界電流Ic為10A左右，當應用在正向電流大于臨界電流的區域時，溫度越高，正向壓降越大。

以ST的快恢復二極管為例，由于臨界電流較大，二極管工做在溫度與導通壓降負相關區域，溫度越高，導通壓降越低。

那么功率二極管能否多個并聯呢？

個人認為，并聯二極管的正向導通壓降Vf是相同的。

當二極管工作在溫度與正向壓降正相關的區域時，一個二極管的溫度升高，流過該二極管的正向電流反而降低，進而導致該二極管的損耗降低，溫度降低。因此，此工況下的功率二極管是可以并聯的。

當二極管工作在溫度與正向壓降負相關的區域時，一個二極管的溫度升高，流過該二極管的正向電流增加，進而導致該二極管的損耗增加，溫度進一步增加。因此，此工況下的功率二極管不可以并聯的。

功率二極管的伏安特性曲線，可以等效為一個直流電源與電阻的串聯，等效模型如下：

1.2 開關特性

在二極管的開通和關斷過程中，一般存在開通損耗和關斷損耗；

反向恢復電荷和反向恢復時間限制了二極管的最大開關速度；

肖特基二極管沒有反向恢復損耗；

下圖為英飛凌CoolMos內部寄生二極管的反向恢復特性，由圖可知，反向恢復過程中，Vds的電壓大致分為兩個電壓，trr分為tf和ts兩個過程。

在高溫環境下，二極管反向恢復時間trr會變長，反向漏電流Irm也會變大。

反向恢復電荷Qrr隨著溫度增加而變大。

2、損耗計算

2.1導通損耗

功率二極管的導通損耗由導通時的平均功率決定，考慮溫度的計算公式為：

根據等效模型，可以得到導通損耗的另外一種表達形式為：
?

2.2反向恢復損耗

二極管關斷時的反向恢復損耗為：