Il diodo è un semplice dispositivo a semiconduttore che include due strati, due terminali e una singola giunzione. La giunzione di diodi normali può essere formata attraverso semiconduttori come tipo p e tipo n. Il terminale di tipo p è noto come anodo mentre il terminale di tipo n è noto come catodo. Ce ne sono di diversi tipi di diodi sono disponibili sul mercato. Ogni tipo ha la sua applicazione. Questo articolo discute una panoramica del diodo di potenza. Idealmente, un diodo non deve avere un tempo di ripristino inverso. Ma il costo degno di tale diodo potrebbe cambiare. In varie applicazioni, l'effetto del tempo di ripristino inverso non è importante, quindi è possibile utilizzare anche diodi a basso costo.
Cos'è un diodo di potenza?
Definizione: PER diodo che ha due terminali come anodo e catodo e due strati come P & N, utilizzati in elettronica di potenza circuiti è noto come diodo di potenza. Questo diodo è più complesso nella costruzione e nel funzionamento perché i dispositivi a bassa potenza devono cambiare per renderli appropriati nelle applicazioni ad alta potenza.
diodo di potenza
Al potere circuiti elettronici , questo diodo gioca un ruolo essenziale. Può essere utilizzato come raddrizzatore in circuiti di convertitori, circuiti di regolazione della tensione, diodo flyback / freewheeling , protezione da tensione inversa, ecc.
Questi diodi sono correlati ai diodi di segnale ad eccezione di una leggera disparità nella sua costruzione. Il livello di drogaggio nel diodo di segnale sia per lo strato P che per lo strato N è lo stesso mentre, nei diodi di potenza, la giunzione può essere formata tra uno strato P + fortemente drogato e uno strato N– leggermente drogato.
Costruzione
La costruzione di questo diodo include tre strati come lo strato P +, lo strato n– e lo strato n +. Qui lo strato superiore è lo strato P +, è fortemente drogato. Lo strato intermedio è uno strato n, è leggermente drogato e l'ultimo strato è uno strato n + ed è fortemente drogato.
costruzione a diodi di potenza
Qui lo strato p + funge da anodo, lo spessore di questo strato è 10 μm e il livello di drogaggio è 1019cm-3.
Lo strato n + funge da catodo, lo spessore di questo strato è 250-300 μm e il livello di drogaggio è 1019cm-3.
Lo strato n funge da strato intermedio / strato di deriva, lo spessore di questo strato dipende principalmente dal calo di tensione e il livello di doping è 1014cm-3. Una volta che questa larghezza dello strato aumenta, la tensione di rottura verrà aumentata.
Principio di funzionamento del diodo di potenza
Il principio di funzionamento di questo diodo è simile al normale Diodo di giunzione PN . Quando la tensione del terminale dell'anodo è superiore alla tensione del terminale del catodo, il diodo conduce. L'intervallo di caduta della tensione di inoltro in questo diodo è molto piccolo, circa 0,5 V - 1,2 V. In questa modalità, il diodo funziona come una caratteristica diretta.
Se la tensione del catodo è superiore alla tensione dell'anodo, il diodo funziona come modalità di blocco. In questa modalità, il diodo si comporta come la caratteristica inversa.
Tipi di diodi di potenza
La classificazione di questi diodi può essere effettuata in base al tempo di recupero inverso, al processo di produzione e alla penetrazione nella regione di esaurimento in condizioni di polarizzazione inversa.
I diodi di potenza a seconda del tempo di ripristino inverso e del processo di produzione sono classificati in tre tipi come
- Diodi per uso generico
- Diodi a recupero rapido
- Diodi Schottky
Diodi per uso generico
Questi diodi hanno un enorme tempo di recupero inverso intorno ai 25μs, quindi sono applicabili in operazioni a bassa frequenza (fino a 1 kHz) e a bassa velocità (fino a 1 kHz).
Diodi a recupero rapido
Questi diodi hanno un'azione di recupero rapida grazie al loro tempo di recupero inverso molto ridotto inferiore a 5μs, utilizzato in applicazioni di commutazione ad alta velocità
Diodi Schottky
Fare riferimento a questo collegamento per saperne di più Diodi Schottky
I diodi di potenza che dipendono dalla penetrazione della regione di svuotamento sono in condizione polarizzata inversa sono classificati in due tipi come
- Pugno attraverso i diodi
- Diodi non perforanti
Pugno attraverso i diodi
Il diodo, dove la larghezza della regione di esaurimento alla rottura entra nello strato n +, è noto come diodo punch-through.
Diodi non perforanti
Un diodo in cui la larghezza di una regione di esaurimento alla rottura non passa attraverso lo strato adiacente n + è solitamente chiamato diodi non punch-through.
In questa modalità, la larghezza della regione di deriva è maggiore della larghezza massima della regione di esaurimento, pertanto la regione di esaurimento non può entrare nello strato n + adiacente.
Come selezionare?
La selezione del diodo di potenza può essere effettuata in base alla tensione IF (corrente diretta) e VRRM (picco inverso).
Questi diodi sono protetti utilizzando circuiti snubber dai picchi di sovratensione. Ciò può verificarsi durante il processo di ripristino inverso. Include principalmente un circuito snubber utilizzato per il diodo di potenza un resistore & un condensatore collegato in parallelo al diodo.
Caratteristiche V-I
Di seguito sono riportate le caratteristiche V-I di un diodo di potenza. Una volta che la tensione diretta aumenta, la corrente diretta verrà aumentata linearmente.
Una quantità estremamente inferiore di dispersione di corrente fornirà nella condizione di polarizzazione inversa. Questa corrente è indipendente dalla tensione inversa applicata.
La corrente di dispersione fornisce principalmente a causa dei portatori di carica di minoranza nel diodo. Quando la tensione inversa ottiene la tensione di rottura inversa, si verificherà la rottura di una valanga. Quando si verifica la rottura inversa, anche la corrente inversa verrà aumentata drasticamente con un minore aumento della tensione inversa. La corrente inversa può essere controllata da un circuito esterno.
Vantaggi e svantaggi di Power Diode
I vantaggi e gli svantaggi del diodo di potenza includono quanto segue.
- La regione di giunzione PN di questo diodo è grande e può fornire un'enorme corrente, tuttavia, la capacità di questa giunzione può anche essere grande, che funziona a una frequenza inferiore ed è generalmente utilizzata solo per la rettifica.
- Risolverà CA ad alta corrente e alta tensione.
- Lo svantaggio principale è la sua dimensione e probabilmente deve essere fissato a un file radiatore mentre si conduce una corrente elevata.
- Ha bisogno di hardware specializzato per l'installazione e l'isolamento dai telai metallici che sono disponibili nei dintorni.
Applicazioni
Le applicazioni del diodo di potenza includono quanto segue.
- Questo diodo fornisce una rettifica di potenza incontrollata
- È utilizzato in diverse applicazioni come DC riserve energetiche , per caricare la batteria, inverter e AC raddrizzatori .
- Questi sono usati come reti snubber e diodi a ruota libera a causa delle loro caratteristiche come tensione e alta corrente.
- Questi diodi sono usati come feedback, diodi a ruota libera e raddrizzatore ad alta tensione.
- In condizioni di guasto inverso, quando la corrente e la tensione di questo diodo sono enormi, la dissipazione di potenza può essere elevata in modo che il dispositivo possa essere distrutto.
Domande frequenti
1). Qual è la funzione di un diodo di potenza?
È un tipo di semiconduttore cristallino, utilizzato per cambiare CA in CC e questo processo è chiamato rettifica.
2). Quali sono le applicazioni del diodo di potenza?
Questi diodi vengono utilizzati in presenza di tensioni elevate e correnti maggiori.
3). Quali sono i tipi di diodi di potenza?
Sono diodi a recupero rapido, Schottky e generici.
4). Qual è la differenza tra potenza e diodo normale?
Il diodo di potenza è applicabile laddove vengono utilizzati corrente e tensione elevate come inverter, mentre il diodo normale è applicabile per applicazioni a segnale piccolo.
Quindi, questo è tutto una panoramica di un diodo di potenza che gioca un ruolo essenziale nei circuiti dell'elettronica di potenza. Questi diodi sono utilizzati nei circuiti dei convertitori, come diodi flyback, circuiti di regolazione della tensione, diodi a ruota libera o protezione dalla tensione inversa, ecc. Ecco una domanda per te, quali sono gli svantaggi del diodo di potenza?
