电力二极管型号及选型 - 全文

电力二极管的主要类型电力二极管的应用范围广,种类也很多,按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能,特别是反向恢复特性的不同,介绍几种常用的电力二极管。 其主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。 普通二极管(GeneralPurposeDiode)又称整流二极管(RecTIfierDiode),多用于开关频率不高(1kHz以下)的整流电路中。 其反向恢复时间较长,一般在5s以上,这在开关频率不高时并不重要 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高,分别可达数千安和数千伏以上 普通二极管按照所用的半导体材料不同,可分为锗二极管和硅二极管;按管芯结构不同,可分为图4所示的点接触型二极管、面接触型二极管和平面型二极管;根据管子用途不同,又可分为整流二极管、检波二极管、开关二极管等。 点接触型二极管是用一根很细的金属触丝压在光洁的半导体表面上,通以强脉冲电流,使触丝一端和半导体牢固地烧结在一起,构成PN结,如图4(a)所示。点接触型二极管因触丝与半导体接触面很小,只允许通过较小的电流(几十毫安以下),但在高频下工作性能很好,适用于收音机中对高频信号的检波和微弱交流电的整流。国产锗二极管2AP系列、2AK系列,都是点接触型的。 面接触型二极管的PN结面积较大,并做成平面状,如图4(b)所示。它可以通过较大的电流,适用于对电网的交流电进行整流。国产大部分2CP系列和2CZ系列的二极管都是面接触型的。 图4 普通二极管的管芯结构 恢复过程很短特别是反向恢复过程很短(5μs以下)的二极管,也简称快速二极管。工艺上多采用了掺金措施,结构上有的采用PN结构类型,也有的采用对此加以改进的PiN结构。 采用外延型PiN结构的的快恢复外延二极管(Fast Recovery Epitaxial Diodes--FRED),其反向恢复时间更短(可低于50ns),正向压降也很低(0.9V左右),但其反向耐压多在400V以下 从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者则在100ns以下,甚至达到20~30ns。 图 快速整流二极管的正向恢复特性 a) 管压降随时间变化的曲线 b) 二极管开通电流波形 以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode--SBD),简称为肖特基二极管。 肖特基二极管的优点在于: 反向恢复时间很短(10~40ns),正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲; 在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小,明显低于快恢复二极管。 因此,其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小,效率高。 肖特基二极管的弱点在于: 当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求,因此多用于200V以下的低压场合; 反向漏电流较大且对温度敏感,因此反向稳态损耗不能忽略,而且必须更严格地限制其工作温度。 肖特基二极管在结构原理上与PN结二极管有很大区别,它的内部是由阳极金属(金、银、铝、钼、铂等材料制造成阻挡层)、二氧化硅消除边缘区域的电场(提高管子耐压)、N一外延层、N型硅基片、N+阴极层及阴极金属等构成。如图1和图2所示,在N型基片和阳极金属之间形成肖特基势垒。