二極管在電子電路中最常見的功能是整流,即將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為直流電(DC)。由于二極管具有單向?qū)щ娦裕辉试S電流從陽(yáng)極流向陰極,而阻止反向電流通過。在電源電路中,通常使用橋式整流電路(由四個(gè)二極管組成)或半波整流電路(單個(gè)二極管)來實(shí)現(xiàn)這一功能。例如,手機(jī)充電器、電腦電源適配器等設(shè)備內(nèi)部都包含整流二極管,它們將市電(220V AC)轉(zhuǎn)換為設(shè)備所需的直流電。整流后的電流雖然仍存在脈動(dòng)成分,但經(jīng)過濾波電容平滑后,可得到穩(wěn)定的直流電壓。因此,二極管在電源設(shè)計(jì)中是不可或缺的關(guān)鍵元件。 二極管模塊搭配散熱基板,有效降低溫升,提高系統(tǒng)可靠性,延長(zhǎng)使用壽命。山東SEMIKRON二極管
穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管,具有穩(wěn)定電壓的作用。穩(wěn)壓管與普通二極管的主要區(qū)別在于,穩(wěn)壓管是工作在PN結(jié)的反向擊穿狀態(tài)。通過在制造過程中的工藝措施和使用時(shí)限制反向電流的大小,能保證穩(wěn)壓管在反向擊穿狀態(tài)下不會(huì)因過熱而損壞。穩(wěn)壓管與一般二極管不一樣,它的反向擊穿是可逆的,只要不超過穩(wěn)壓管電流的允許值,PN結(jié)就不會(huì)過熱損壞,當(dāng)外加反向電壓去除后,穩(wěn)壓管恢復(fù)原性能,所以穩(wěn)壓管具有良好的重復(fù)擊穿特性。江崎二極管種類周期性負(fù)載中,需通過熱仿真軟件驗(yàn)證二極管模塊的結(jié)溫波動(dòng),避免熱疲勞失效。
汽車級(jí)模塊(AEC-Q101認(rèn)證)需通過嚴(yán)苛測(cè)試:①溫度循環(huán)(-55~150℃,1000次)驗(yàn)證焊料疲勞;②高壓蒸煮(121℃/100%RH,96h)檢測(cè)密封性;③功率循環(huán)(ΔTj=80K,5萬次)評(píng)估綁定線壽命。失效物理分析顯示,鋁線鍵合處因CTE不匹配產(chǎn)生的剪切應(yīng)力是主要失效源?,F(xiàn)代模塊采用銅線鍵合(直徑300μm)和銀燒結(jié)工藝,使功率循環(huán)壽命提升至20萬次以上。特斯拉的SiC模塊實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,其失效率(FIT)<1/109小時(shí),遠(yuǎn)超傳統(tǒng)硅模塊。
光電二極管又稱光敏二極管。它的管殼上備有一個(gè)玻璃窗口,以便于接受光照。其特點(diǎn)是,當(dāng)光線照射于它的PN結(jié)時(shí),可以成對(duì)地產(chǎn)生自由電子和空穴,使半導(dǎo)體中少數(shù)載流子的濃度提高,在一定的反向偏置電壓作用下,使反向電流增加。因此它的反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而線性增加。
當(dāng)無光照時(shí),光電二極管的伏安特性與普通二極管一樣。光電二極管作為光控元件可用于各種物體檢測(cè)、光電控制、自動(dòng)報(bào)警等方面。當(dāng)制成大面積的光電二極管時(shí),可當(dāng)作一種能源而稱為光電池。此時(shí)它不需要外加電源,能夠直接把光能變成電能。
西門康的快速恢復(fù)二極管模塊可降低反向恢復(fù)損耗,提升逆變器效率,是光伏發(fā)電系統(tǒng)的理想選擇。
SiC肖特基二極管模塊利用寬禁帶材料(Eg=3.26eV)的特性實(shí)現(xiàn)超快開關(guān)。其金屬-半導(dǎo)體接觸形成的肖特基勢(shì)壘高度(ΦB≈1.2eV)決定了正向壓降(Vf≈1.5V@25℃)。與硅器件相比,SiC模塊的漂移區(qū)電阻降低90%(因臨界擊穿電場(chǎng)達(dá)3MV/cm),故1200V模塊的比導(dǎo)通電阻2mΩ·cm2。獨(dú)特的JBS(結(jié)勢(shì)壘肖特基)結(jié)構(gòu)在PN結(jié)和肖特基結(jié)并聯(lián),使模塊在高溫下漏電流仍<1μA(175℃時(shí))。羅姆的SiC模塊實(shí)測(cè)顯示,其反向恢復(fù)電荷(Qrr)為硅FRD的1/5,可使逆變器開關(guān)頻率提升至100kHz以上。 西門康SiC二極管模塊利用碳化硅材料特性,實(shí)現(xiàn)高溫穩(wěn)定運(yùn)行,適用于新能源汽車和充電樁應(yīng)用。海南調(diào)制二極管
Infineon的EconoDUAL?封裝模塊兼容多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),為風(fēng)電變流器提供高性價(jià)比解決方案。山東SEMIKRON二極管
英飛凌的HybridPACK? Drive系列SiC二極管模塊專為電動(dòng)汽車設(shè)計(jì),滿足AEC-Q101和ISO 26262 ASIL-D功能安全標(biāo)準(zhǔn)。該模塊采用碳化硅技術(shù),開關(guān)頻率高達(dá)300kHz,雜散電感*7nH,使800V高壓平臺(tái)逆變器的效率突破99%。其創(chuàng)新設(shè)計(jì)包括銅基板直接水冷(熱阻0.1K/W)和增強(qiáng)型柵極驅(qū)動(dòng)集成,保護(hù)響應(yīng)時(shí)間縮短至100ns。在奔馳EQS等**電動(dòng)車型中,該模塊可提升8%的續(xù)航里程,并將快充時(shí)間(10%-80% SOC)縮短至20分鐘。英飛凌還提供預(yù)測(cè)性健康監(jiān)測(cè)算法,可提前500小時(shí)識(shí)別潛在故障,大幅提升系統(tǒng)可靠性。山東SEMIKRON二極管