Силовые диоды

Простейшим полупроводниковым прибором <F:Distant_preS&E_d010.htm> является диод, представляющий полупроводниковый кристалл с электронно-дырочным (pn) переходом. Основным элементом диода является электронно-дырочный переход (pn-переход).

Электронно-дырочный переход - основной элемент не только диодов, но и других биполярных приборов, поскольку именно электронно-дырочный переход позволяет управлять потоками носителей заряда в биполярных приборах. Электронно-дырочный переход создают в кристалле изменением типа проводимости, путем введения соответственно акцепторной и донорной примеси.

Особенность электрических характеристик диода в том, что он обладает низким сопротивлением при одной полярности приложенного к нему напряжения (плюс на аноде - прямое включение) и высоким сопротивлением при другой полярности (минус на аноде - обратное включение). Это свойство диода обеспечило ему широкое применение в выпрямителях - схемах преобразования переменного напряжения в постоянное.

К основным недостаткам полупроводникового диода следует отнести: при прямом смещении - наличие области малых токов на начальном участке ("пятка") и конечного сопротивления толщи rs ; при обратном - наличие пробоя и небольшого (однако сильно возрастающего с температурой) обратного тока.

Полупроводниковые диоды изготовляют из германия, кремния, селена и других веществ. Рассмотрим, как создается p-n переход при использовании донорной примеси, этот переход не удастся получить путем механического соединения двух полупроводников различных типов, так как при этом получается слишком большой зазор между полупроводниками. Эта толщина должна быть не больше межатомных расстояний. По этому в одну из поверхностей образца вплавляют индий. Вследствие диффузии атомов индия в глубь монокристалла германия, у поверхности германия преобразуется область с проводимостью р-типа. Остальная часть образца германии, в которую атомы индия не проникли, по-прежнему имеет проводимость n-типа. Между областями возникает p-n переход. В полупроводниковом диоде германий служит катодом, а индий - анодом.

Вольт - Амперная характеристика при прямом и обратном соединении показана на рисунке 6.

Рисунок 6 - Вольт - Амперная характеристика диода

Силовые выпрямительные диоды, как правило, работают в блоках, обеспечивающих энергопитание электротехнических устройств, поэтому, они должны быть мощными, обладать высоким к.п.д. преобразования переменного тока в постоянный, не изменять свои параметры в процессе работы и их конструкция должна предусматривать хороший теплоотвод.

Поскольку на выпрямительных диодах, как правило, рассеивается значительная мощность, они разогреваются, что приводит к ухудшению их выпрямительных свойств и, если температура pn перехода превысит определенное значение, диод может выйти из строя, что в свою очередь может сопровождаться выходом из строя всего силового блока.

В настоящее время в большинство систем силовой электроники работают на кремниевых диодах. Между тем потенциал кремния, как материала для силовой электроники, практически исчерпан. В то же время, карбид кремния является отличным материалом для нового поколения силовых диодов. Уникальные свойства SiC позволяют улучшать все характеристики приборов силовой электроники: быстродействие, предельные коммутируемые токи и напряжения, статические и динамические потери. В частности SiC-диоды обладают:

Перейти на страницу: 1 2

Прочтите также:

Разработка системы бесконтактного термометрирования поршня ДВС
Прогнозирование развития какого-либо процесса на основе существующих данных является важным вопросом в любой предметной области. В настоящее время существуют различные системы моделирова ...

Разработка системы нумерации абонентских линий
Прежде чем создавать системы связи со всем имеющимся оборудованием, необходимо произвести расчеты, опираясь на количество абонентов. Однако здесь нам уже необходимо рассматривать абонен ...

Проектирование электрохромного индикаторного устройства
Внимательно ознакомиться с описанием изобретения и уяснить принцип действия устройства или устройства, реализующего способ. Изложить принцип действия устройства в пояснительной запис ...

Основные разделы

2019 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru