Η δίοδος είναι απλή συσκευή ημιαγωγών που περιλαμβάνει δύο στρώματα, δύο τερματικά και μία διασταύρωση. Η σύνδεση των κανονικών διόδων μπορεί να σχηματιστεί μέσω ημιαγωγών όπως ο τύπος p και ο τύπος n. Το τερματικό στον τύπο-p είναι γνωστό ως άνοδος ενώ το τερματικό στον τύπο-n είναι γνωστό ως κάθοδος. Υπάρχουν διαφορετικά είδη διόδων διατίθενται στην αγορά. Κάθε τύπος έχει την εφαρμογή του. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση της διόδου ισχύος. Στην ιδανική περίπτωση, μια δίοδος δεν πρέπει να έχει αντίστροφο χρόνο ανάκτησης. Όμως, το κόστος σχεδιασμού μιας τέτοιας διόδου μπορεί να αλλάξει. Σε διάφορες εφαρμογές, το αντίστροφο αποτέλεσμα ανάκτησης χρόνου δεν είναι σημαντικό, έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν δίοδοι χαμηλού κόστους.
Τι είναι η δίοδος ισχύος;
Ορισμός: ΠΡΟΣ ΤΗΝ δίοδος που έχει δύο τερματικά όπως την άνοδο & την κάθοδο και δύο στρώματα όπως το P & N, που χρησιμοποιούνται στο ηλεκτρονικά ισχύος τα κυκλώματα είναι γνωστά ως δίοδος ισχύος. Αυτή η δίοδος είναι πιο περίπλοκη τόσο στην κατασκευή όσο και στη λειτουργία, επειδή η συσκευή χαμηλής ισχύος πρέπει να αλλάξει για να τις καταστήσει κατάλληλες σε εφαρμογές υψηλής ισχύος.
δίοδος ισχύος
Στην εξουσία ηλεκτρονικά κυκλώματα , αυτή η δίοδος παίζει ουσιαστικό ρόλο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανορθωτής σε κυκλώματα μετατροπέα, κυκλώματα ρύθμισης τάσης, δίοδος flyback / freewheeling , προστασία αντίστροφης τάσης κ.λπ.
Αυτές οι δίοδοι σχετίζονται με διόδους σήματος εκτός από μια μικρή διαφορά στην κατασκευή του. Το επίπεδο ντόπινγκ στη δίοδο σήματος τόσο για το στρώμα Ρ όσο και για το στρώμα Ν είναι το ίδιο ενώ, στις διόδους ισχύος, η σύνδεση μπορεί να σχηματιστεί μεταξύ ενός στρώματος P + και ενός ελαφρώς ενισχυμένου στρώματος Ν–.
Κατασκευή
Η κατασκευή αυτής της διόδου περιλαμβάνει τρία στρώματα όπως το στρώμα P +, το στρώμα n και το στρώμα n +. Εδώ το ανώτερο στρώμα είναι το στρώμα P +, είναι βαρέως προσβεβλημένο. Το μεσαίο στρώμα είναι στρώμα n-, είναι ελαφρώς προσβεβλημένο και το τελευταίο στρώμα είναι στρώμα n + και είναι βαριά εμπλουτισμένο.
κατασκευή-δίοδος ισχύος
Εδώ το στρώμα p + δρα ως άνοδος, το πάχος αυτού του στρώματος είναι 10 μm και το επίπεδο ντόπινγκ είναι 1019εκ-3.
Το στρώμα n + λειτουργεί ως κάθοδος, το πάχος αυτού του στρώματος είναι 250-300 μm & το επίπεδο ντόπινγκ είναι 1019εκ-3.
Το n-layer δρα ως μεσαίο στρώμα / στρώμα drift, το πάχος αυτού του στρώματος εξαρτάται κυρίως από το τάση διακοπής & το επίπεδο ντόπινγκ είναι 1014εκ-3. Μόλις αυτό το πλάτος στρώματος αυξηθεί τότε η τάση διακοπής θα αυξηθεί.
Αρχή λειτουργίας της δίοδος ισχύος
Η αρχή λειτουργίας αυτής της διόδου είναι παρόμοια με την κανονική Δίοδος διασταύρωσης PN . Όταν η τάση του ακροδέκτη ανόδου είναι υψηλή από την τάση του ακροδέκτη καθόδου, η δίοδος διεξάγει. Το εύρος της πτώσης τάσης προώθησης σε αυτή τη δίοδο είναι πολύ μικρό περίπου 0,5V - 1,2V. Σε αυτή τη λειτουργία, η δίοδος λειτουργεί ως χαρακτηριστικό προς τα εμπρός.
Εάν η τάση της καθόδου είναι υψηλή από την τάση της ανόδου, η δίοδος λειτουργεί ως λειτουργία αποκλεισμού. Σε αυτήν τη λειτουργία, η δίοδος λειτουργεί όπως το αντίστροφο χαρακτηριστικό.
Τύποι δίοδος ισχύος
Η ταξινόμηση αυτών των διόδων μπορεί να γίνει με βάση τον αντίστροφο χρόνο ανάκτησης, τη διαδικασία κατασκευής και τη διείσδυση της περιοχής εξάντλησης σε κατάσταση αντίστροφης μεροληψίας.
Οι δίοδοι ισχύος ανάλογα με τον αντίστροφο χρόνο ανάκτησης καθώς και τη διαδικασία κατασκευής ταξινομούνται σε τρεις τύπους όπως
- Δίοδοι γενικού σκοπού
- Γρήγορες δίοδοι ανάκτησης
- Schottky Diodes
Δίοδοι γενικού σκοπού
Αυτές οι δίοδοι έχουν τεράστιο χρόνο αντίστροφης ανάκτησης περίπου 25μs, επομένως εφαρμόζονται σε χαμηλές συχνότητες (έως 1 kHz) & σε λειτουργίες χαμηλής ταχύτητας (έως 1- kHz).
Γρήγορες δίοδοι ανάκτησης
Αυτές οι δίοδοι έχουν γρήγορη ανάκτηση λόγω του πολύ μικρού χρόνου ανάκτησης λιγότερο από 5μs, που χρησιμοποιείται σε εφαρμογές εναλλαγής υψηλής ταχύτητας
Schottky Diodes
Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε περισσότερα Δίοδοι Schottky
Οι δίοδοι ισχύος ανάλογα με τη διείσδυση της περιοχής εξάντλησης αντιστρέφονται προκατειλημμένη κατάσταση ταξινομούνται σε δύο τύπους όπως
- Διάτρηση μέσω διόδων
- Χωρίς διάτρηση μέσω διόδων
Διάτρηση μέσω διόδων
Η δίοδος, όπου το πλάτος της περιοχής εξάντλησης κατά την κατανομή εισέρχεται στο στρώμα n +, είναι γνωστή ως δίοδος διάτρησης.
Χωρίς διάτρηση μέσω διόδων
Μια δίοδος όπου το πλάτος μιας περιοχής εξάντλησης κατά την ανάλυση δεν περνάει στο παρακείμενο στρώμα n + συνήθως ονομάζεται διόδους χωρίς διάτρηση.
Σε αυτήν τη λειτουργία, το πλάτος της περιοχής μετατόπισης είναι επιπλέον από το υψηλότερο πλάτος της περιοχής εξάντλησης, επομένως η περιοχή εξάντλησης δεν μπορεί να εισέλθει στο παρακείμενο στρώμα n +.
Πώς να επιλέξετε;
Η επιλογή της διόδου ισχύος μπορεί να γίνει με βάση την τάση IF (προς τα εμπρός ρεύμα) & VRRM (το αντίστροφο αιχμής).
Αυτές οι δίοδοι προστατεύονται χρησιμοποιώντας κυκλώματα ψαλιδιού από τις αιχμές της υπέρτασης. Αυτό μπορεί να συμβεί κατά τη διαδικασία της αντίστροφης ανάκτησης. Ένα κύκλωμα snubber που χρησιμοποιείται για δίοδο ισχύος περιλαμβάνει κυρίως μια αντίσταση & ένας πυκνωτής που συνδέεται παράλληλα με τη δίοδο.
Χαρακτηριστικά V-I
Τα χαρακτηριστικά V-I μιας δίοδος ισχύος παρουσιάζονται παρακάτω. Μόλις αυξηθεί η τάση προς τα εμπρός, τότε το ρεύμα προώθησης θα αυξηθεί γραμμικά.
Ένα πολύ μικρότερο ποσοστό διαρροής ρεύματος θα τροφοδοτηθεί στην κατάσταση αντίστροφης μεροληψίας. Αυτό το ρεύμα είναι ανεξάρτητο από την εφαρμοζόμενη αντίστροφη τάση.
Το ρεύμα διαρροής τροφοδοτείται κυρίως λόγω των μειονοτικών φορέων φόρτισης στη δίοδο. Καθώς η αντίστροφη τάση παίρνει την αντίστροφη τάση διακοπής, τότε θα συμβεί η καταστροφή μιας χιονοστιβάδας. Όταν προκύψει η αντίστροφη βλάβη, το αντίστροφο ρεύμα θα αυξηθεί επίσης δραστικά με λιγότερη αύξηση στην αντίστροφη τάση. Το αντίστροφο ρεύμα μπορεί να ελεγχθεί από ένα εξωτερικό κύκλωμα.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της δίοδος ισχύος
Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της δίοδος ισχύος περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Η περιοχή διασταύρωσης PN αυτής της διόδου είναι μεγάλη και μπορεί να παρέχει τεράστιο ρεύμα, ωστόσο, η χωρητικότητα αυτής της σύνδεσης μπορεί επίσης να είναι μεγάλη, η οποία λειτουργεί σε χαμηλότερη συχνότητα και χρησιμοποιείται γενικά μόνο για διόρθωση.
- Θα επιλύσει το AC σε υψηλό ρεύμα και υψηλή τάση.
- Το κύριο μειονέκτημα είναι το μέγεθός του και πιθανότατα πρέπει να διορθωθεί σε ένα ψύκτρα ενώ διεξάγετε υψηλό ρεύμα.
- Χρειάζεται εξειδικευμένο υλικό για εγκατάσταση και μόνωση από τα μεταλλικά κουφώματα που είναι διαθέσιμα στη γύρω περιοχή.
Εφαρμογές
Οι εφαρμογές της δίοδος ισχύος περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Αυτή η δίοδος παρέχει ανεξέλεγκτη διόρθωση ισχύος
- Χρησιμοποιείται σε διαφορετικές εφαρμογές όπως DC τροφοδοτικά , για τη φόρτιση της μπαταρίας, των μετατροπέων και του AC ανορθωτές .
- Χρησιμοποιούνται όπως δίκτυα snubber και δίοδοι ελεύθερης περιστροφής λόγω των χαρακτηριστικών τους όπως τάση και υψηλό ρεύμα.
- Αυτές οι δίοδοι χρησιμοποιούνται ως ανατροφοδότηση, δίοδοι ελεύθερης περιστροφής και ανορθωτής υψηλής τάσης.
- Σε αντίστροφη κατάσταση βλάβης, όταν το ρεύμα και η τάση αυτής της διόδου είναι τεράστια, η απόρριψη ισχύος μπορεί να είναι υψηλή, ώστε η συσκευή να μπορεί να καταστραφεί.
Συχνές ερωτήσεις
1). Ποια είναι η λειτουργία μιας δίοδος ισχύος;
Είναι ένας τύπος κρυσταλλικού ημιαγωγού, που χρησιμοποιείται για την αλλαγή AC σε DC και αυτή η διαδικασία ονομάζεται διόρθωση.
2). Ποιες είναι οι εφαρμογές της διόδου ισχύος;
Αυτές οι δίοδοι χρησιμοποιούνται σε περίπτωση υψηλών τάσεων και μεγαλύτερων ρευμάτων.
3). Ποιοι είναι οι τύποι διόδων ισχύος;
Είναι γρήγορη ανάκτηση, δίοδοι Schottky & γενικής χρήσης.
4). Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ισχύος και κανονικής διόδου;
Η δίοδος ισχύος ισχύει για όπου χρησιμοποιείται υψηλό ρεύμα και τάση όπως ο μετατροπέας, ενώ η κανονική δίοδος ισχύει για εφαρμογές μικρού σήματος.
Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση μιας διόδου ισχύος που παίζει ουσιαστικό ρόλο στα κυκλώματα των ηλεκτρονικών ισχύος. Αυτές οι δίοδοι χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα μετατροπέα, όπως δίοδος επιστροφής, κυκλώματα ρύθμισης τάσης, δίοδος ελεύθερης περιστροφής ή προστασία αντίστροφης τάσης κ.λπ. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι τα μειονεκτήματα της διόδου ισχύος;
