PN結(jié)與功率二極管的工作原理

基本結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路中的二極管相同。它由一個(gè)較大面積的PN結(jié)、兩端引線和封裝組成。從外觀上看，主要有兩種類型的封裝，螺栓式和扁平式。

PN結(jié)的反向擊穿（兩種形式）

（1）雪崩擊穿

（2） 齊納擊穿

（3） 兩者都可能導(dǎo)致熱擊穿

PN結(jié)的電容效應(yīng)

（1）PN結(jié)的電荷量隨施加的電壓而變化，呈現(xiàn)電容效應(yīng)，稱為結(jié)電容CJ，也稱為差分電容。

（2）結(jié)電容按其產(chǎn)生機(jī)理和功能的不同分為勢(shì)壘電容CB和擴(kuò)散電容CD。

（3）電容影響PN結(jié)的工作頻率，特別是高速開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

正向平均電流中頻 （AV）

額定電流：在規(guī)定的外殼溫度（稱為外殼溫度，用TC表示）和散熱條件下允許流動(dòng)的最大工頻正弦半波電流的平均值

平均正向電流是根據(jù)電流的加熱效應(yīng)定義的，因此使用時(shí)應(yīng)根據(jù)等有效值的原則選擇額定電流，并留有一定的余量。

轉(zhuǎn)換關(guān)系：
當(dāng)用于高頻應(yīng)用時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗引起的熱量往往不容忽視。

當(dāng)使用反向漏電流大的功率二極管時(shí)，其關(guān)斷狀態(tài)損耗引起的加熱效應(yīng)不小。

然而，在實(shí)際的轉(zhuǎn)換器電路中，流過(guò)器件的電流不可能完全是正弦半波電流。因此，在設(shè)計(jì)電路和選擇器件時(shí)，實(shí)際電路中電流的有效值必須等于正弦半波有效值。原則上，通過(guò)將設(shè)備的額定電流轉(zhuǎn)換為平均值來(lái)計(jì)算。

一個(gè)周期內(nèi)的特定工頻正弦半波電流波形如下圖所示：

圖4.特定工頻正弦半波電流波形

該波形在一個(gè)周期內(nèi)的表達(dá)式為：

圖5.表達(dá)

正向壓降 UF

指功率二極管在指定溫度下與指定穩(wěn)態(tài)正向電流相對(duì)應(yīng)的正向壓降。

有時(shí)，參數(shù)表還給出了當(dāng)特定瞬態(tài)正向電流在指定溫度動(dòng)時(shí)器件的最大瞬時(shí)正向壓降。

重復(fù)峰值反向電壓 URRM

指可以重復(fù)施加到功率二極管的最高峰值反向電壓。

通常為其雪崩擊穿電壓UB的2/3。

使用時(shí)，通常根據(jù)電路中功率二極管可能承受的最大反向峰值電壓的兩倍來(lái)選擇。

最大工作結(jié)溫 TJM

結(jié)溫是指芯片PN結(jié)的平均溫度，以TJ表示

最高工作結(jié)溫是指PN結(jié)可以承受而不會(huì)損壞的最高平均溫度

TJM通常在125~175oC范圍內(nèi)

反向恢復(fù)時(shí)間 trr

trr=td+tf，在關(guān)機(jī)過(guò)程中，電流降至0以恢復(fù)響應(yīng)阻塞能力時(shí)間。

浪涌電流 IFSM

指功率二極管可以承受的一個(gè)或幾個(gè)工頻周期的最大連續(xù)過(guò)電流。