外加正向電壓時(shí),在正向特性的起始部分,正向電壓很小,不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場的阻擋作用,正向電流幾乎為零,這一段稱為死區(qū)。這個不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后,PN結(jié)內(nèi)電場被克服,二極管正向?qū)?,電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi),導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變,這個電壓稱為二極管的正向電壓。當(dāng)二極管兩端的正向電壓超過一定數(shù)值 ,內(nèi)電場很快被削弱,特性電流迅速增長,二極管正向?qū)ā?叫做門坎電壓或閾值電壓,硅管約為0.5V,鍺管約為0.1V。硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.6~0.8V,鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.2~0.3V。 Infineon的二極管模塊支持高電流密度設(shè)計(jì),散熱性能優(yōu)異,是電動汽車充電樁的理想選擇。大科二極管供應(yīng)
碳化硅(SiC)二極管模塊是近年來功率電子領(lǐng)域的重大突破,其性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)硅基二極管。SiC材料的禁帶寬度(3.26eV)和臨界擊穿電場強(qiáng)度(10倍于硅)使其能夠承受更高的工作溫度和電壓,同時(shí)實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通損耗。例如,SiC肖特基二極管模塊的反向恢復(fù)電流幾乎為零,可大幅降低高頻開關(guān)損耗,適用于電動汽車電驅(qū)系統(tǒng)和大功率充電樁。此外,SiC模塊的耐溫能力可達(dá)200°C以上,明顯提升了系統(tǒng)可靠性。盡管成本較高,但SiC二極管模塊在新能源發(fā)電、航空航天等**領(lǐng)域的應(yīng)用日益***,成為未來功率電子技術(shù)的重要發(fā)展方向。 重慶POWERSEM寶德芯二極管英飛凌模塊提供多種電壓/電流等級,兼容IGBT和SiC技術(shù),滿足新能源逆變器的嚴(yán)苛需求。
二極管的主要原理就是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦?,在PN結(jié)上加上引線和封裝就成了一個二極管。晶體二極管為一個由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成的PN結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí),PN結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子空穴對,產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。PN結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。
西門康SKiiP智能功率模塊中的二極管技術(shù)
SKiiP系列智能模塊集成了西門康優(yōu)化的二極管單元,具有三大主要技術(shù):動態(tài)均流架構(gòu)通過三維銅基板布局實(shí)現(xiàn)多芯片自動均衡;25μm厚SKiN銅帶互連使熱阻降低40%;集成NTC和霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)±1%精度監(jiān)測。在注塑機(jī)伺服系統(tǒng)中,該模塊連續(xù)運(yùn)行8萬小時(shí)無故障。SKiiP4更創(chuàng)新性地將柵極驅(qū)動與二極管單元單片集成,開關(guān)速度提升至30ns,特別適合50kHz以上高頻應(yīng)用。實(shí)測數(shù)據(jù)顯示,在200kW伺服驅(qū)動中采用該模塊后,系統(tǒng)效率提升至98.5%。 超快恢復(fù)二極管模塊可減少EMI噪聲,優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動和逆變器的電磁兼容性。
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(由四個二極管組成)或半波整流電路(單個二極管)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。 碳化硅(SiC)二極管模塊憑借零反向恢復(fù)特性,顛覆傳統(tǒng)硅基器件在新能源汽車的應(yīng)用。寧夏DACO二極管
高頻開關(guān)下,二極管模塊的結(jié)電容(Cj)會引入額外損耗,需搭配 RC 緩沖電路抑制。大科二極管供應(yīng)
碳化硅二極管模塊的物理原理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。 大科二極管供應(yīng)