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2016.10.13 Si功率元器件

所谓二极管-分类与特性

Si 二极管

首先,在这里介绍用作硅功率元器件的二极管种类,及堪称硅半导体之基本的二极管最基础内容。

Si二极管的分类

考虑Si二极管的分类时,根据其用途,有几种分类方法。在这里,主要考虑用于功率转换,对Si二极管进行分类。

Si二极管大致上可分为整流二极管、齐纳二极管、高频二极管。其中,以整流为主要目的的二极管又可细分为:一般通用整流用,以开关为前提的高速整流用,用于超高速整流的快速恢复型,还有同样具有高速性和低VF特征的肖特基势垒二极管,下面将分别予以说明。

虽然作了上述分类,但原则上,Si二极管均属由阳极和阴极构成的元器件,表示其本质功能和特性的项目基本相同。那么“究竟有什么区别呢?”,答案就是“根据实际用途,使其部分电气特性达到优化”。

Si_1-1_catg

二极管的电气特性

慎重起见,我们先来确认二极管的静态特性和动态特性。仔细看看下图,就无需详细说明了,但是,以下均是说明各种二极管特征时的关键词。

二极管的静态特性,基本上是指正向电压VF和正向电流IF,以及反向电压VR和反向电流IR

右图中橙色虚线区表示利用整流二极管的区域。具体而言,就是指正向可作业的IF范围,以及反向击穿电压以内的区域。

顺便说一下,绿色虚线区虽非本章的阐述对象,但属于使用齐纳二极管区域。通常的二极管并不使用该区,如果IR无限制地进入该区,可能会导致元器件破损。

Si_1-1_chra-s

二极管的动态特性主要有反向恢复时间trr和电容Ct。

trr是指从正向施加电压正向电流IF流动的状态,到电压反向变化时流动的反向电流IR恢复至稳定状态(基本为零)所需的时间。如右图所示,一旦从IF流动的导通状态变为关断状态,在理想状态下,正向电流IF即刻为零。然而,实际上,反向电流IR越过零值,瞬间流过,trr也随之恢复为零。trr越短,特性越好。

电容Ct是指二极管自身的容值,带来与电容器相同的效果。如右图所示,二极管导通、关断之际,电容Ct越大,俗称的波形就越大,有时,由于时间常数的原因,直至施加电压为止方才进入关断动作,往往会引发故障。在高速开关电路中,最好采用Ct较小的二极管。

最后将主要的最大额定和电气特性汇总如下。

Si_1-1_chra-d
Si_1-1_specs

最大额定是指描述的连续及瞬间施加电压、电流和温度条件。
关于“瞬间的”的定义,请参考技术规格内的相关描述,如果无明确描述,需要向制造商确认。

本篇开始部分的内容虽为基础中的基础,但在考虑各种二极管的特性和用途时,必须加以充分理解。此时,在实际选择二极管时,也应再三斟酌上述参数。

关键要点:

・最为基础的确认事项。

・用作Si功率元器件的二极管的种类和分类。

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