功率二極管解析

什么是功率二極管?它的作用是什么?功率二極管是電子工程師不可避免打交道的元器件之一?你又對功率二極管有何見解呢?不清楚的童鞋不慌，本文主要匯總了關(guān)于功率二極管知識點，一起學(xué)習(xí)一下：

1. 什么是二極管的正向額定電流?

二極管的額定電流是二極管的主要標(biāo)稱值，比如5A/100V的二極管，5A就是額定電流。通常額定電流的定義是該二極管所能 通過的額定平均電流。但是有些的測試前是方波，也就是可以通過平均值為5A的方波電流。有些得測試前提是直流，也就是能通過5A的直流電流。理論上來說， 對于硅二極管，以方波為測試條件的二極管能通過更大的直流電流，因為同樣平均電流的方波較于直流電流，會給二極管帶來更大損耗。那么5A的二極管是否一定 能通過5A的電流?不一定，這個和溫度有關(guān)，當(dāng)你的散熱條件不足夠好，那么二極管能通過的電流會被結(jié)溫限制。

2. 什么是二極管的反向額定電壓?

二極管反向截止時，可以承受一定的反壓，那么其最高可承受的反壓就是額定電壓。比如5A/100V的二極管，其額定反壓就是 100V。雖然，所有二極管廠家都會留一定的裕量，100V的二極管通常用到110V都不會有問題，但是不建議這么用，因為超過額定值，廠家就不會保證其 可靠性，出了問題就是你的問題了。而且很多電源設(shè)計公司，為了保障可靠性，還會降額設(shè)計。

3. 什么是二極管的正向沖擊電流?

開關(guān)電源在開機或者其他瞬態(tài)情況下，需要二極管能夠承受很大的沖擊電流而不壞，當(dāng)然這種沖擊電流應(yīng)該是不重復(fù)性，或者間隔時 間很長的。通常二極管的數(shù)據(jù)手冊都有定義這個沖擊電流，其測試條件往往是單個波形的沖擊電流，比如單個正弦波，或者方波。其電流值往往可達幾百。

4. 什么是二極管的正向?qū)▔航?

二極管在正向?qū)?，流過電流的時候會產(chǎn)生壓降。這個壓降和正向電流以及溫度有關(guān)。通常硅二極管，電流越大，壓降越大。溫度越高，壓降越小。但是碳化硅二極管卻是溫度越高，壓降越大。

5. 什么是二極管的反向漏電流?

二極管在反向截止的時候，并不是完全理想的截止。在承受反壓得時候，會有些微小的電流從陰極漏到陽極。這個電流通常很小，而且反壓越高，漏電流越大，溫度越高，漏電流越大。大的漏電流會帶來較大的損耗，特別在高壓應(yīng)用場合。

6. 什么是二極管的反向恢復(fù)時間和反向恢復(fù)電流?

這個是二極管的重要指標(biāo)，所謂的快恢復(fù)，慢恢復(fù)二極管就是以此為標(biāo)準(zhǔn)。二極管 在從正偏轉(zhuǎn)換到反偏的時候，會出現(xiàn)較大的反向恢復(fù)電流從陰極流向陽極，其反向電流先上升到峰值，然后下降到零。那么其上升下降的時間就是反向恢復(fù)時間，峰 值電流就是反向恢復(fù)電流。這個在高頻率的應(yīng)用中會帶來很大損耗。而反向恢復(fù)時間和電流和二極管截止時，正向電流的下降速率正相關(guān)。解決這個問題，一就是用 恢復(fù)時間更快的二極管，二是采用ZCS方式關(guān)斷二極管。

7. 什么是軟恢復(fù)二極管?

二極管在反向恢復(fù)的時候，反向電流下降的比較慢的，稱為軟恢復(fù)二極管。軟恢復(fù)對減小EMI有一定的好處。

8. 什么是二極管的結(jié)電容?

結(jié)電容是二極管的一個寄生參數(shù)，可以看作在二極管上并聯(lián)的電容。

9. 什么是二極管的寄生電感?

二極管寄生電感主要由引線引起，可以看作串聯(lián)在二極管上的電感。

10. 二極管正向?qū)〞r候瞬態(tài)過程是怎樣?

對于二極管的瞬態(tài)過程，通常關(guān)心比較多的是反向恢復(fù)特性。但是其實二極管從反偏轉(zhuǎn)為正向?qū)ǖ倪^程也有值得注意的地 方。在二極管剛導(dǎo)通的時候，正向壓降會先上升到一個最大值，然后才會下降到穩(wěn)態(tài)值。而這個最大值，隨di/dt的增大而增大。也就是說二極管帶導(dǎo)通瞬間會 產(chǎn)生一個正向尖峰電壓，而且電壓要大于穩(wěn)態(tài)電壓?？旎謴?fù)管的這個正向尖峰電壓比較小，慢恢復(fù)管就會很嚴(yán)重。這個就引出了另外一個問題：

11. 在RCD鉗位電路中，二極管到底選慢管，還是快管?

RCD電路常用于一些需要鉗位的場合，比如flyback原邊MOS的電壓鉗位，次級整流管的電壓鉗 位。有些技術(shù)文獻說應(yīng)該用慢恢復(fù)管，理由是慢恢復(fù)管由于其反向恢復(fù)時間比較長，這樣鉗位電容中的一部分能量會在二極管反向恢復(fù)過程中回饋給電路，這樣整個 RCD電路的損耗可以降低。不過這個只適合小電流，低di/dt的場合。比如小功率flyback的原邊鉗位電路。但是不適合大電流，高di/dt的鉗位 場合，比如大電流輸出的電源的次級鉗位電路。因為，慢恢復(fù)管在導(dǎo)通的時候會產(chǎn)生很高導(dǎo)通壓降尖峰，導(dǎo)致雖然鉗位電容上的電壓很低，但是卻沒法鉗住尖峰電 壓。所以應(yīng)該選擇肖特基二極管之類。

12. 什么是肖特基二極管?

肖特基二極管是一種利用肖特基勢壘工藝的二極管，和普通的PN結(jié)二極管相比，其優(yōu)點：更快的反向恢復(fù)時間，很多稱之為0反向恢復(fù)時 間。雖然并不是真的0反向恢復(fù)時間，但是相對普通二極管要快非常多。其缺點：反向漏電流比較大，所以沒法做成高壓的二極管。目前的肖特基二極管,基本都是 200V以下的。雖然有些公司可以提供高壓的肖特基硅二極管，但是也是將幾個二極管串聯(lián)之后封裝在一起。當(dāng)然也有公司稱有獨特的工藝，可以制造高壓肖特基 二極管，但并不知曉是什么樣的工藝。

13. 什么是碳化硅二極管?

通常大家所用的基本都是以硅為原料的二極管，但是最近比較熱門的碳化硅二極管是用碳化硅為原料的二極管。目前常見的多為高壓的肖特基 碳化硅二極管，其優(yōu)點：反向恢復(fù)特性很好，媲美肖特基硅二極管。但是可以做高壓的二極管。在PFC中已有較多應(yīng)用。缺點：正向?qū)▔航当容^大。還有一點與 硅二極管不同的是其導(dǎo)通壓降隨溫度上升反而增大。早期的碳化硅二極管，還有可承受沖擊電流小，可靠性不高等缺點。但是目前已有很大改善。

14. 什么是砷化鎵二極管?

說實話，我聽說砷化鎵材料早于碳化硅，但是后來就較少聽說了。目前砷化鎵在LED上似乎有些應(yīng)用，但是功率器件上卻還比較少。

15. 二極管適合并聯(lián)么?

理論上來說硅二極管，由于導(dǎo)通壓降隨溫度上升而下降，所以是不適合并聯(lián)的，但是現(xiàn)在很多二極管會把兩個單管封裝在一起，這樣溫升相對均勻，給并聯(lián)帶來好處。但是碳化硅是的壓降是隨溫度上升而上升，理論上是適合并聯(lián)的。以上就是功率二極管的技術(shù)解析，希望能給大家?guī)椭?