Повер диодес

Једињење за електронске рупе

Принцип рада већине полупроводничких уређаја заснива се на појавама и процесима који се дешавају на граници између два региона полупроводника са различитим типовима електричне проводљивости – електронске (н-тип) и рупе (п-тип). У региону н-типа преовлађују електрони који су главни носиоци електричних наелектрисања, у п-области то су позитивна наелектрисања (рупе). Граница између два региона различитих типова проводљивости назива се пн спој.

Функционално, диода (слика 1) се може сматрати неконтролисаним електронским прекидачем са једностраном проводношћу. Диода је у проводном стању (затворен прекидач) ако се на њу примени напон унапред.

Пиринач. 1. Конвенционална графичка ознака диоде

Струја кроз иФ диоду је одређена параметрима спољашњег кола, а пад напона у полупроводничкој структури је од малог значаја. Ако се на диоду примени обрнути напон, она је у непроводном стању (отворени прекидач) и кроз њу тече мала струја. Пад напона на диоди у овом случају је одређен параметрима спољашњег кола.

Заштита диода

Најтипичнији узроци електричних кварова диоде су висока стопа пораста предње струје диФ / дт када је укључена, пренапон када је искључен, прекорачење максималне вредности струје унапред и разбијање структуре неприхватљиво високим реверзним напоном.

При високим вредностима диФ / дт, појављује се неуједначена концентрација носилаца набоја у структури диоде и, као резултат, локално прегревање са накнадним оштећењем структуре. Главни разлог за високе вредности диФ / дт је мали индуктивност у колу које садржи напредни извор напона и укључену диоду. Да би се смањиле вредности диФ / дт, индуктивност је повезана у серију са диодом, што ограничава брзину пораста струје.

Да би се смањиле вредности амплитуда напона примењених на диоду када је коло искључено, користи се серијски спојени отпорник Р и кондензатор Ц је такозвано РЦ коло повезано паралелно са диодом.

За заштиту диода од струјних преоптерећења у хитним режимима користе се брзи електрични осигурачи.

Главне врсте енергетских диода

Према главним параметрима и намени, диоде се обично деле у три групе: диоде опште намене, диоде за брзи опоравак и Шотки диоде.

Диоде опште намене

Ова група диода се одликује високим вредностима обрнутог напона (од 50 В до 5 кВ) и струје напред (од 10 А до 5 кА). Масивна полупроводничка структура диода деградира њихове перформансе. Због тога је време обрнутог опоравка диода обично у опсегу од 25-100 μс, што ограничава њихову употребу у колима са фреквенцијама изнад 1 кХз.По правилу раде у индустријским мрежама са фреквенцијом од 50 (60) Хз. Непрекидни пад напона на диодама ове групе је 2,5-3 В.

Диоде за напајање долазе у различитим пакетима. Најраспрострањеније су две врсте извршења: игла и таблета (сл. 2 а, б).

Пиринач. 2. Конструкција тела диода: а — пин; б — таблета

Диоде за брзи опоравак. У производњи ове групе диода користе се различите технолошке методе за смањење времена реверзног опоравка. Посебно се користи силицијумско допирање методом дифузије злата или платине, што омогућава смањење времена опоравка на 3-5 μс. Међутим, ово смањује дозвољене вредности правог и обрнутог напона. Дозвољене вредности струје су од 10 А до 1 кА, обрнути напон - од 50 В до 3 кВ. Најбрже диоде имају обрнуто време опоравка од 0,1-0,5 μс. Такве диоде се користе у импулсним и високофреквентним колима са фреквенцијама од 10 кХз и више. Дизајн диода у овој групи је сличан оном код диода опште намене.

Диоде Сцхоттки

Принцип рада Шоткијевих диода заснива се на својствима прелазног региона између метала и полупроводничког материјала. За енергетске диоде као полупроводник се користи слој осиромашеног силицијума н-типа. У овом случају постоји негативно наелектрисање у прелазном региону на металној страни и позитивно на страни полупроводника.

Посебност Шоткијевих диода је у томе што је права струја последица кретања само главних носилаца — електрона. Недостатак акумулације мањинских носилаца значајно смањује инерцију Шоткијевих диода.Време опоравка обично није више од 0,3 μс, пад напона унапред је око 0,3 В. Вредности реверзне струје у овим диодама су 2-3 реда величине веће него у диодама п-н споја. Гранични реверзни напон обично није већи од 100 В. Користе се у високофреквентним и нисконапонским импулсним колима.