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2017年2月23日的Si功率元件

所谓二极体 - 分类与特性

硅二极体

首先,在这里要谈的是用来作为矽功率元件的二极体种类,以及可说是矽半导体基本的二极体基础中的基础。

硅二极体的分类

在思考硅二极体的分类时,我认为依其主旨而有几种分类的方法。在这里主要以一般认为可以使用于电力转换等的二极体为主旨来分类。

大致上分类为整流二极体(恢复二极管),齐纳二极体(齐纳二极管),高频率二极体(高频)。其中以整流为主要目的的二极体又进一步分为一般通用整流用,以切换为前提的高速整流用,以及具超高速整流用途的高速整流型,最后是同样有高速性和低VF特徴的萧基特二极体,今后将逐一各别说明。

虽然这样分类,不过原则上无论哪一个皆为正极(阳极)和负极(阴极)所组成的元件,根本功能或特性所显示之项目大致相同。或许有人会问「那么,差别在哪里?」,我想应该可以用「部分电气特性业已配合用途最佳化」这句话来表达。

Si_1-1_catg

二极体的电气特性

为慎重起见,先确认一下二极体的静态特性和动态特性。各位倘若浏览下图的话,应该无须我详细说明,不过往后这将成为说明各二极体特徴时的关键。

二极体的静态特性以顺向的电压VF和电流IF,逆向的电压VR和电流IR为基本。

下图橘色虚线领域为整流二极体所利用之领域。具体来说,就是顺向抵达可用IF之范囲以及反向破坏电压(击穿电压)以内之领域。

顺便一提,绿色虚线所围绕之领域虽然不在本章讨论范围内,不过却是齐纳二极体(齐纳二极管)利用的领域。一般的二极体不使用此领域,而且没有IR限制便进入此领域的话,有可能会导致破坏。

Si_1-1_chra-S

二极体的动态特性主要有反向恢复时间trr的和静电容量CT检查。

TRR就是从被施予顺向电压的顺向电流IF流动状态到电压变为反向时流动的反向电流IR回到稳定状态(大致为零)的时间。如下图所示,当IF从流动的ON状态变为OFF状态时,IF立刻变为零是最理想的。不过,实际上会超越零使反向电流IR瞬间流动,再伴随TRR逐渐恢复为零.trr可以说是越短特性越佳。

静电容量的Ct是二极体所拥有的电容,与电容器有相同的效果。如下图所示,当二极体ON-OFF时,CT一大,俗称的波形钝化会变大,视情况而定,有时也会因时间常数的关系在到达施加电压前进入OFF动作而发生问题。高速切换电路最好是的Ct小的二极体。

最后整理了主要最大额定和电气特性。

Si_1-1_chra-d
Si_1-1_specs

最大额定记载了连续及瞬间施加电压和电流,以及温度条件。
「瞬间」的定义可参照数据表的记述,无明确记述时则有必要向厂商确认。

新章的开始大多谈论基础中的基础,在思考各二极体的特性或用途时无论如何都有必要理解这些。此外,在实际选择二极体方面也必须斟酌这些参数。

重点:

·基础中的基础确认事项。

·列举作为硅功率元件的二极体的种类·分类。

彻底活用的Si(矽)功率元件特性的应用范例