單元2功率二極管 ppt課件

1、2022-1-2112022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件單元單元 功率二極管功率二極管2.1 常見的半導(dǎo)體分立器件常見的半導(dǎo)體分立器件2.2 功率二極管功率二極管2.3 功率二極管的散熱措施功率二極管的散熱措施2022-1-2222022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 DIODE)雙極型晶體管雙極型晶體管 (TRANSISTOR)晶閘管晶閘管 SCR場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)晶體管 (FET, Field Effect Transistor )一、常用半

2、導(dǎo)體分立器件及其分類一、常用半導(dǎo)體分立器件及其分類2022-1-2332022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件普通二極管普通二極管齊納二極管齊納二極管(ZENER DIODE)整流二極管整流二極管2022-1-2442022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件發(fā)光二極管發(fā)光二極管LED2022-1-2552022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件LED燈2022-1-2662022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州

3、信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件三極管三極管2022-1-2772022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件場效應(yīng)管場效應(yīng)管MOSFET)2022-1-2882022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件NoImageNoImageNoImage晶閘管晶閘管2022-1-2992022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件晶閘管晶閘管2022-1-210102022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)

4、技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件國產(chǎn)半導(dǎo)體分立器件的型號命名國產(chǎn)半導(dǎo)體分立器件的型號命名第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 用 數(shù)字 表示 器件 的電極數(shù)目 用漢語拼音字母表示器件的材料和極性 用 漢 語 拼 音字 母 表 示 器件的類別 用 數(shù) 字 表示 器 件 序號 用 漢 語 拼音 字 母 表示規(guī)格號 符號 意義 符號 意義 符號 意義 A N 型鍺材料 P 普通管 B P 型鍺材料 V 微波管 C N 型硅材料 W 穩(wěn)壓管 2 二極管 D P 型硅材料 C 參量管 2022-1-211112022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型

5、型 功功 率率 器器 件件第一部分 第二部分 第三部分 第四 部分 第五部分 F 發(fā)光管 Z 整流器 L 整流堆 S 隧道管 N 阻尼管 A PNP 型鍺材料 X 低 頻 小 功 率 管 ， fhfb3MHz，Pc1W B NPN 型鍺材料 G 高 頻 小 功 率 管 ， fhfb3MHz，Pc1W 3 三極管 C PNP 型硅材料 D 低頻大功率管，fhfb 3MHz，Pc1W 2022-1-212122022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件第 一部分 第二部分 第三部分 第四 部分 第五部分 D NPN 型硅材料 A 高頻 大功率

6、管 ，fhfb 3MHz，Pc1W E 化合物材料 U 光電器件 K 開關(guān)管 I 可控整流器 T 體效應(yīng)器件 B 雪崩管 J 階躍恢復(fù)管 CS 場效應(yīng)器件 BT 半導(dǎo)體特殊器件 FH 復(fù)合管 PIN PIN 型管 3 三極管 JG 激光器件 2022-1-213132022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 半導(dǎo)體三極管的型號國家規(guī)范對半導(dǎo)體三極管的命名如下國家規(guī)范對半導(dǎo)體三極管的命名如下: :3 D G 110 B3 D G 110 B 第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低頻小功率管、D低頻大

7、功率管、 G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管用字母表示資料用字母表示資料用字母表示器件的種類用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號的序號用數(shù)字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規(guī)格用字母表示同一型號中的不同規(guī)格三極管三極管2022-1-214142022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件普通二極管：整流二極管、檢波二極管、普通二極管：整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、恒流二極管、開關(guān)二極管等；穩(wěn)壓二極管、恒流二極管、開關(guān)二極管等； 特殊二極管：微波二極管、變?nèi)荻O管、特殊二極管：微波二極管、變?nèi)荻O管、雪崩二極

8、管、雪崩二極管、SBD、TD、PIN、TVP管等；管等； 敏感二極管：光敏二極管、熱敏二極管、敏感二極管：光敏二極管、熱敏二極管、壓敏二極管、磁敏二極管；壓敏二極管、磁敏二極管； 發(fā)光二極管。發(fā)光二極管。 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管2022-1-215152022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件半導(dǎo)體二極管特點：半導(dǎo)體二極管特點：按照構(gòu)造工藝不同，可分為點接觸型和面接觸型。按照構(gòu)造工藝不同，可分為點接觸型和面接觸型。 按照制造資料不同，可分為鍺管和硅管。按照制造資料不同，可分為鍺管和硅管。點接觸型結(jié)電容小，適用于高頻電路。點接觸型結(jié)電容

9、小，適用于高頻電路。面接觸型可經(jīng)過較大的電流，多用于頻率較低面接觸型可經(jīng)過較大的電流，多用于頻率較低的整流電路。的整流電路。 鍺管正導(dǎo)游通電壓約為鍺管正導(dǎo)游通電壓約為0.2V，反向漏電流大，溫，反向漏電流大，溫度穩(wěn)定性較差。度穩(wěn)定性較差。硅管反向漏電流小，正導(dǎo)游通電壓約為硅管反向漏電流小，正導(dǎo)游通電壓約為0.7V 2022-1-216162022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件SPICE Model for p-n Diode2022-1-217172022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率

10、率 器器 件件二、功率二極管二、功率二極管1、功率二極管的構(gòu)造、功率二極管的構(gòu)造2、功率二極管的特性、功率二極管的特性3、性能參數(shù)、性能參數(shù)4、特種二極管、特種二極管2022-1-218182022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件1、功率二極管的構(gòu)造功率二極管的外形、構(gòu)造和電氣功率二極管的外形、構(gòu)造和電氣 圖形符號圖形符號 a) 外形外形 b) 構(gòu)造構(gòu)造 c) 電氣圖形符號電氣圖形符號2022-1-219192022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件以半導(dǎo)體以半導(dǎo)體PN結(jié)為根底

11、結(jié)為根底 由一個面積較大的由一個面積較大的PN結(jié)和兩端引線結(jié)和兩端引線 以及封裝組成的以及封裝組成的 垂直構(gòu)外型垂直構(gòu)外型從外形上看，主要有螺栓型和平板型從外形上看，主要有螺栓型和平板型 兩種封裝兩種封裝根本構(gòu)造和任務(wù)原理與信息電子電路中的二極管根本構(gòu)造和任務(wù)原理與信息電子電路中的二極管一樣，具有單導(dǎo)游電性一樣，具有單導(dǎo)游電性PN結(jié)的正導(dǎo)游通形狀結(jié)的正導(dǎo)游通形狀 電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使得電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使得PN結(jié)在正向電流較大時壓降結(jié)在正向電流較大時壓降依然很低，維持在依然很低，維持在1V左右，所以正向偏置的左右，所以正向偏置的PN結(jié)結(jié)表現(xiàn)為低阻態(tài)表現(xiàn)為低阻態(tài) 2022-1-220202022-1-2單元

12、單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 PN結(jié)反向阻斷形狀結(jié)反向阻斷形狀二極管的許多任務(wù)特性都主要由輕摻雜區(qū)二極管的許多任務(wù)特性都主要由輕摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度決議，濃度越低，二極管的擊的雜質(zhì)濃度決議，濃度越低，二極管的擊穿電壓越高。但雜質(zhì)濃度降低之后，必然穿電壓越高。但雜質(zhì)濃度降低之后，必然引起正向電阻引起正向電阻RF增大，導(dǎo)致功耗添加，結(jié)增大，導(dǎo)致功耗添加，結(jié)溫上升。因此低摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度不能過溫上升。因此低摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度不能過低，對于大多數(shù)硅功率二極管來說，輕摻低，對于大多數(shù)硅功率二極管來說，輕摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度就是原始硅片本身的雜質(zhì)雜區(qū)的雜質(zhì)濃度就是

13、原始硅片本身的雜質(zhì)濃度，因此硅片電阻率的不均勻性經(jīng)常會濃度，因此硅片電阻率的不均勻性經(jīng)常會直接導(dǎo)致二極管的反向穿通，從而使反向直接導(dǎo)致二極管的反向穿通，從而使反向耐壓才干下降。耐壓才干下降。2022-1-221212022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件Junction BreakdownWho will die the first?2022-1-222222022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件一類是臺面外一類是臺面外型，即將硅片型，即將硅片邊沿磨成斜角，邊沿磨成斜角，適宜

14、于面積較適宜于面積較大的大功率二大的大功率二極管。極管。提高功率二極管的反向阻斷才干，防止外提高功率二極管的反向阻斷才干，防止外表擊穿，其表擊穿，其PNPN結(jié)外露處通常都經(jīng)過了特殊結(jié)外露處通常都經(jīng)過了特殊的外型處置。的外型處置。2022-1-223232022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件正斜角正斜角pn結(jié)的勢壘區(qū)結(jié)的勢壘區(qū)正斜角：斜角構(gòu)造減小了正斜角：斜角構(gòu)造減小了pn結(jié)輕摻雜一側(cè)的器件結(jié)輕摻雜一側(cè)的器件面積，外表處的耗盡層會擴展，減弱了外表的電面積，外表處的耗盡層會擴展，減弱了外表的電場，使器件的擊穿電壓接近平面結(jié)場，使器件的擊

15、穿電壓接近平面結(jié)2022-1-224242022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件小負角時的小負角時的pn結(jié)勢壘區(qū)結(jié)勢壘區(qū)2022-1-225252022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件斜角技術(shù)的缺陷是減小了器件的有效面積，同時斜角技術(shù)的缺陷是減小了器件的有效面積，同時由于增大了空間電荷層的厚度，因此增大了反向由于增大了空間電荷層的厚度，因此增大了反向電流中的產(chǎn)生和復(fù)合的分量。該技術(shù)僅適用于全電流中的產(chǎn)生和復(fù)合的分量。該技術(shù)僅適用于全硅片器件。硅片器件。ES/107V/m0 3

16、0 60 90 60 30 0 負斜角 正斜角321外表電場對斜角的依外表電場對斜角的依賴關(guān)系如右圖所示賴關(guān)系如右圖所示最優(yōu)的正斜角角度為最優(yōu)的正斜角角度為 30 60負斜角很鋒利小于負斜角很鋒利小于10 2022-1-226262022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件如在如在P+N結(jié)的外流露結(jié)的外流露頭處分散一個低摻雜頭處分散一個低摻雜的的P型環(huán)，將外表的型環(huán)，將外表的P+N結(jié)變成結(jié)變成PN結(jié)，從結(jié)，從而使空間電荷層變寬，而使空間電荷層變寬，提高了其反向擊穿電提高了其反向擊穿電壓。壓。 適用于適用于 功率較功率較小的高反壓二極管。小

17、的高反壓二極管。另一類是加維護環(huán)也稱終端延伸技術(shù)另一類是加維護環(huán)也稱終端延伸技術(shù)2022-1-227272022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件只需數(shù)目足夠多，擊穿電壓就可以接近只需數(shù)目足夠多，擊穿電壓就可以接近平面結(jié)的理想值。平面結(jié)的理想值。2022-1-228282022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 也可以也可以兩者結(jié)合起兩者結(jié)合起來運用，以來運用，以提高反向擊提高反向擊穿電壓。穿電壓。器件設(shè)計者的目的之一就是利用最小的附加器件設(shè)計者的目的之一就是利用最小的附加硅面積

18、，得到盡能夠接近硅面積，得到盡能夠接近VBR的擊穿電壓。的擊穿電壓。2022-1-229292022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件2 、 功率二極管的特性功率二極管的特性(1) 伏安特性伏安特性 二極管具有單導(dǎo)游電才干，二極管正導(dǎo)游電時二極管具有單導(dǎo)游電才干，二極管正導(dǎo)游電時必需抑制一定的門坎電壓必需抑制一定的門坎電壓Uth(又稱死區(qū)電壓又稱死區(qū)電壓)，當(dāng)外，當(dāng)外加電壓小于門坎電壓時，正向電流幾乎為零。硅二加電壓小于門坎電壓時，正向電流幾乎為零。硅二極管的門坎電壓約為極管的門坎電壓約為0.5V，當(dāng)外加電壓大于，當(dāng)外加電壓大于Uth后

19、，后，電流會迅速上升。當(dāng)外加反向電壓時，二極管的反電流會迅速上升。當(dāng)外加反向電壓時，二極管的反向電流向電流IS是很小的，但是當(dāng)外加反向電壓超越二極是很小的，但是當(dāng)外加反向電壓超越二極管反向擊穿電壓管反向擊穿電壓UBR后二極管被電擊穿，反向電流后二極管被電擊穿，反向電流迅速添加。迅速添加。2022-1-230302022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件功率二極管的伏安特性功率二極管的伏安特性2022-1-231312022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件(2) 開關(guān)特性開關(guān)特性

20、對于高頻運用中的功率二極管，除了對于高頻運用中的功率二極管，除了功率耗費和反向阻斷才干外，它在導(dǎo)功率耗費和反向阻斷才干外，它在導(dǎo)經(jīng)過程和關(guān)斷過程中的瞬態(tài)特性也是經(jīng)過程和關(guān)斷過程中的瞬態(tài)特性也是不容忽視的，某些時候甚至?xí)仙秊椴蝗莺鲆暤模承r候甚至?xí)仙秊榈谝晃坏闹匾獑栴}。第一位的重要問題。2022-1-232322022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件功率二極管的動態(tài)過程波形功率二極管的動態(tài)過程波形a) a) 正向偏置轉(zhuǎn)換為反向偏置正向偏置轉(zhuǎn)換為反向偏置 b) b) 零偏置轉(zhuǎn)換為正零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置向偏置 IRPIRP電流過沖最大

21、值電流過沖最大值 URPURP電壓過沖最大值電壓過沖最大值 tsts存儲時間存儲時間 tftf電流下降時間電流下降時間 trr=ts+tftrr=ts+tf反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間電壓過沖電壓過沖景象景象2022-1-233332022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件一、開經(jīng)過程一、開經(jīng)過程正向電壓會隨著正向電壓會隨著電流的上升首先電流的上升首先出現(xiàn)一個過沖，出現(xiàn)一個過沖，然后才逐漸趨于然后才逐漸趨于穩(wěn)定。穩(wěn)定。2022-1-234342022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件

22、電壓過沖的物理機制：電壓過沖的物理機制：一是阻性機制，即少數(shù)載流子的電一是阻性機制，即少數(shù)載流子的電導(dǎo)調(diào)制造用。在導(dǎo)通初期，二極管導(dǎo)調(diào)制造用。在導(dǎo)通初期，二極管的電阻主要是低摻雜的的電阻主要是低摻雜的N區(qū)的歐姆區(qū)的歐姆電阻，其值頗高，且為一常量，因電阻，其值頗高，且為一常量，因此管壓降隨著電流的上升而升高。此管壓降隨著電流的上升而升高。但是當(dāng)電流上升到一定的數(shù)值時，但是當(dāng)電流上升到一定的數(shù)值時，注入并積累在低摻雜注入并積累在低摻雜N區(qū)的少數(shù)載區(qū)的少數(shù)載流子空穴不斷添加，使其電阻明顯流子空穴不斷添加，使其電阻明顯下降，這就是電導(dǎo)調(diào)制造用。電導(dǎo)下降，這就是電導(dǎo)調(diào)制造用。電導(dǎo)調(diào)制使調(diào)制使N區(qū)的有效電

23、阻隨著正向電區(qū)的有效電阻隨著正向電流的上升而下降，管壓降即隨之降流的上升而下降，管壓降即隨之降低，從而構(gòu)成一個峰值低，從而構(gòu)成一個峰值UFP。P+N2022-1-235352022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件二是感性機制。是指正向電流二是感性機制。是指正向電流隨著時間上升在器件內(nèi)部的電隨著時間上升在器件內(nèi)部的電感上產(chǎn)生壓降。器件內(nèi)部的電感上產(chǎn)生壓降。器件內(nèi)部的電感由硅片電感和電極電感兩部感由硅片電感和電極電感兩部分。顯然電感壓降只存在于電分。顯然電感壓降只存在于電流上升過程中，正向電流漸趨流上升過程中，正向電流漸趨穩(wěn)定時即為零。由

24、于有電感壓穩(wěn)定時即為零。由于有電感壓降的存在，因此峰值電壓降的存在，因此峰值電壓UFP必是電流上升率必是電流上升率di/dt的函數(shù)，的函數(shù)， di/dt越大，越大， UFP也就越高。也就越高。UFP中的阻性分量只在中的阻性分量只在di/dt較小時才起主要作用。較小時才起主要作用。2022-1-236362022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件描畫二極管開經(jīng)過程特征參數(shù)除了描畫二極管開經(jīng)過程特征參數(shù)除了di/dt和和UFP外，還有一個正向恢復(fù)時間外，還有一個正向恢復(fù)時間tfrTfr 定義：正向電壓從零經(jīng)最大值定義：正向電壓從零經(jīng)最大值U

25、FP降降至接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個瞬態(tài)值所需求的時至接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個瞬態(tài)值所需求的時間。間。對于硅功率二極管，對于硅功率二極管，該瞬態(tài)值通常定為該瞬態(tài)值通常定為2V。2022-1-237372022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件二、關(guān)斷過程二、關(guān)斷過程當(dāng)二極管上的偏置電當(dāng)二極管上的偏置電壓的極性由正向變成壓的極性由正向變成反向時，該二極管并反向時，該二極管并不能立刻關(guān)斷，必需不能立刻關(guān)斷，必需經(jīng)過一個短暫時間后經(jīng)過一個短暫時間后才干獲得反向阻斷才才干獲得反向阻斷才干，進入關(guān)斷形狀。干，進入關(guān)斷形狀。在關(guān)斷之前會有顯著在關(guān)斷之前會有顯著的

26、反向電流出現(xiàn)，并的反向電流出現(xiàn)，并伴有明顯的反向電壓伴有明顯的反向電壓過沖。過沖。2022-1-238382022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件二極管從導(dǎo)通到截止的過渡過程與反二極管從導(dǎo)通到截止的過渡過程與反向恢復(fù)時間向恢復(fù)時間trr、最大反向電流值、最大反向電流值IRM，與二極管，與二極管PN結(jié)結(jié)電容的大小、結(jié)結(jié)電容的大小、導(dǎo)通時正向電流導(dǎo)通時正向電流IFR所對應(yīng)的存儲電所對應(yīng)的存儲電荷荷Q、電路參數(shù)以及反向電流、電路參數(shù)以及反向電流di/dt等等都有關(guān)。都有關(guān)。2022-1-239392022-1-2單元單元 功率二極管功率二極

27、管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件關(guān)斷過程自時辰關(guān)斷過程自時辰tF開開場，這時加在二極管場，這時加在二極管上的偏置電壓反向，上的偏置電壓反向，正向電流正向電流IF以速率以速率diF/dt下降，其值由下降，其值由開關(guān)電路的外電感開關(guān)電路的外電感L和反向電壓和反向電壓UR決議決議即即LUdtdiRF 2022-1-240402022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件對對P+N結(jié)型二極管而言，結(jié)型二極管而言，隨著電流的減小，存隨著電流的減小，存儲在高阻儲在高阻N區(qū)的額外空區(qū)的額外空穴的電導(dǎo)調(diào)制造用被穴的電導(dǎo)調(diào)制造用被減弱

28、，加上器件內(nèi)部減弱，加上器件內(nèi)部電感的作用，管壓降電感的作用，管壓降UF暫無明顯變化，即暫無明顯變化，即使電流過零的時辰使電流過零的時辰t0也也只是有細微下降，且只是有細微下降，且仍為正向電壓。仍為正向電壓。2022-1-241412022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件由于時辰由于時辰t1的電流變化率的電流變化率di/dt=0，因此此時電感上，因此此時電感上的電壓迅速下降至零，反的電壓迅速下降至零，反向電壓向電壓UR直接加在二極管直接加在二極管上。然而在時辰上。然而在時辰t1之后，之后，由于反向電流迅速下降，由于反向電流迅速下降，在

29、電路電感中產(chǎn)生反向感在電路電感中產(chǎn)生反向感生電動勢疊加在二極管上，生電動勢疊加在二極管上，而發(fā)生反沖至極大值而發(fā)生反沖至極大值URP，并在時辰并在時辰t2附近下降至附近下降至UR。2022-1-242422022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件當(dāng)空間電荷區(qū)附近的額當(dāng)空間電荷區(qū)附近的額外空穴即將抽盡，致使外空穴即將抽盡，致使沿沿P+N方向的額外空穴方向的額外空穴電荷密度差電荷密度差PN0時，時，管壓降即變?yōu)樨摌O性。管壓降即變?yōu)樨摌O性。這時流經(jīng)二極管的反向這時流經(jīng)二極管的反向電流到達極大值電流到達極大值IRP，然后迅速下降?？臻g電然后迅速

30、下降?？臻g電荷區(qū)迅速展寬，二極管荷區(qū)迅速展寬，二極管重新獲得反向阻斷才干。重新獲得反向阻斷才干。2022-1-243432022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件二極管的反向恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間時間trr:02tttrr 普通二極管普通二極管trr普通為普通為25us左右，如國產(chǎn)左右，如國產(chǎn)ZP系列的硅整流二極管。系列的硅整流二極管?？旎謴?fù)二管也稱開關(guān)二極管，快恢復(fù)二管也稱開關(guān)二極管， trr通常小于通常小于5us左右，如國產(chǎn)左右，如國產(chǎn)ZK系列的硅快速二極管系列的硅快速二極管低于低于50ns稱為超快恢復(fù)二極管稱為超快恢復(fù)二極管20

31、22-1-244442022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件恢復(fù)系數(shù)恢復(fù)系數(shù)Sr定義：定義：0112ttttttttSrsfdf延遲時間下降時間2022-1-245452022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 Sr越大，二極管的恢復(fù)性能越軟。以下圖為越大，二極管的恢復(fù)性能越軟。以下圖為幾種二極管的瞬態(tài)電流波形，由于階躍二極管在幾種二極管的瞬態(tài)電流波形，由于階躍二極管在關(guān)斷過程中關(guān)斷過程中di/dt越高，那么過沖峰值電壓越高，那么過沖峰值電壓URP越越高。高。2022-1-24

32、6462022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件3、 功率二極管的主要參數(shù)功率二極管的主要參數(shù)圖為常州銀河半導(dǎo)體快恢復(fù)二圖為常州銀河半導(dǎo)體快恢復(fù)二極管的主要參數(shù)極管的主要參數(shù)2022-1-247472022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 指對二極管所能反復(fù)施指對二極管所能反復(fù)施加的反向最頂峰值電壓加的反向最頂峰值電壓 。普通取反向不反復(fù)峰值普通取反向不反復(fù)峰值電壓電壓URSMURSM的的8080稱為反稱為反向反復(fù)峰值電壓向反復(fù)峰值電壓URRMURRM，也被定義為二極管的額也被

33、定義為二極管的額定電壓定電壓URRURR。顯然，。顯然，URRMURRM小于二極管的反向擊穿小于二極管的反向擊穿電壓電壓UROURO。(1) 反向反復(fù)峰值電壓反向反復(fù)峰值電壓URRM選用二極管的定額普通為其能夠接受最頂選用二極管的定額普通為其能夠接受最頂峰值電壓的兩倍峰值電壓的兩倍2022-1-248482022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件111)(sin210mFmIttdII(2) 額定電流額定電流IFAV 二極管的額定電流二極管的額定電流IF被定義為其額被定義為其額定發(fā)熱所允許流過的最大工頻正弦半波定發(fā)熱所允許流過的最大工頻

34、正弦半波電流平均值。其正導(dǎo)游通流過額定電流電流平均值。其正導(dǎo)游通流過額定電流時的電壓降時的電壓降UFR普通為普通為12V。當(dāng)二極。當(dāng)二極管在規(guī)定的環(huán)境溫度管在規(guī)定的環(huán)境溫度+40和散熱和散熱條件下任務(wù)時，經(jīng)過正弦半波電流平均條件下任務(wù)時，經(jīng)過正弦半波電流平均值值IF時，其管芯時，其管芯PN結(jié)溫升不超越允許值。結(jié)溫升不超越允許值。假設(shè)正弦電流的最大值為假設(shè)正弦電流的最大值為Im，那么額定，那么額定電流為電流為2022-1-249492022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件(3) 最大允許的全周期均方根正向電流最大允許的全周期均方根正向電

35、流IFrms 二極管流過半波正弦電流的平均值為二極管流過半波正弦電流的平均值為IF時，時，與其發(fā)熱等效的全周期均方根正向電流與其發(fā)熱等效的全周期均方根正向電流IFrms為為 由式由式(1-1)和和(1-2)可得可得 2121)()sin(2102 mmFrmsItdtII FFFrms57. 12III運用中應(yīng)按有效值相等條件來選取二極管的定額。運用中應(yīng)按有效值相等條件來選取二極管的定額。2022-1-250502022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件(4) 最大允許非反復(fù)浪涌電流最大允許非反復(fù)浪涌電流IFSM 指二極管所能接受的最大

36、的延續(xù)指二極管所能接受的最大的延續(xù)一個或幾個工頻周期的過電流。一個或幾個工頻周期的過電流。 該值比二極管的額定電流要大得該值比二極管的額定電流要大得多。實踐上它表達了二極管抗短路沖多。實踐上它表達了二極管抗短路沖擊電流的才干。擊電流的才干。2022-1-251512022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 在在PNPN結(jié)不受損壞的前提下，二極管結(jié)不受損壞的前提下，二極管所能接受的最高平均溫度。普通在所能接受的最高平均溫度。普通在125-125-175175范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。5 5最高任務(wù)結(jié)溫最高任務(wù)結(jié)溫TJMTJM2022-1-25252

37、2022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 指二極管由導(dǎo)通到截止、并恢復(fù)到指二極管由導(dǎo)通到截止、并恢復(fù)到自然阻斷形狀所需的時間。自然阻斷形狀所需的時間。 定義從二極管正向電流過零到其反定義從二極管正向電流過零到其反向電流下降到其峰值的向電流下降到其峰值的10%10%的時間間隔。的時間間隔。 與與di/dtdi/dt、TJTJ、IFIF有關(guān)。有關(guān)。6反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間trr2022-1-253532022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件7正向壓降正向壓降VFM 當(dāng)功率二極管

38、接受的正向電壓大到一當(dāng)功率二極管接受的正向電壓大到一定值門檻電壓定值門檻電壓VTO，正向電流才開場，正向電流才開場明顯添加，處于穩(wěn)定的導(dǎo)通形狀。明顯添加，處于穩(wěn)定的導(dǎo)通形狀。 與正向電流與正向電流IFIAV對應(yīng)的電力二對應(yīng)的電力二極管上的兩端電壓極管上的兩端電壓VF即為正向電壓降即為正向電壓降 2022-1-254542022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件8反向漏電流反向漏電流v當(dāng)二極管施加反向電壓時，只需少數(shù)載當(dāng)二極管施加反向電壓時，只需少數(shù)載流子引起的微小且數(shù)值恒定的反向漏電流流子引起的微小且數(shù)值恒定的反向漏電流v 反向漏電流是

39、二極管的一個重要參數(shù)，反向漏電流是二極管的一個重要參數(shù)，反向漏電流越大，單導(dǎo)游電性能越差。反向漏電流越大，單導(dǎo)游電性能越差。v 普通硅反向漏電流約為普通硅反向漏電流約為1uA至幾十微安，至幾十微安，鍺約為幾十微安至幾百微安。鍺約為幾十微安至幾百微安。v PN結(jié)漏電流隨溫度上升，急劇增大，結(jié)漏電流隨溫度上升，急劇增大，普通溫度每升高普通溫度每升高10，其反向漏電流值約，其反向漏電流值約添加添加1倍。倍。2022-1-255552022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 功率二極管屬于功率最大的半導(dǎo)體功率二極管屬于功率最大的半導(dǎo)體器件，如今

40、其最大額定電壓、電流在器件，如今其最大額定電壓、電流在8kV、6kA以上。以上。二極管的參數(shù)是正確選用二極管的根據(jù)。二極管的參數(shù)是正確選用二極管的根據(jù)。2022-1-256562022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件4、特種二極管、特種二極管1 快恢復(fù)二極管快恢復(fù)二極管2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管3肖特基二極管肖特基二極管2022-1-257572022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件1. 普通二極管普通二極管Line-frequency Diodes正向壓降可正向壓降可以設(shè)計的盡

41、能夠的低，但是通常以設(shè)計的盡能夠的低，但是通常trr較大，用于線性較大，用于線性頻率的系統(tǒng)，頻率的系統(tǒng)， 耐壓幾千伏，電流幾千安。耐壓幾千伏，電流幾千安。 2. 快恢復(fù)二極管快恢復(fù)二極管Fast-recovery Diodes用于變頻用于變頻電路，電路，trr只需幾個微秒，功率二極管的耐壓為幾百只需幾個微秒，功率二極管的耐壓為幾百伏，可以導(dǎo)通幾百安培。，反向恢復(fù)時間短伏，可以導(dǎo)通幾百安培。，反向恢復(fù)時間短50ns，正向壓降低正向壓降低0.9V左右，反向耐壓普通在左右，反向耐壓普通在1200V以內(nèi)以內(nèi) 3. 肖特基二極管肖特基二極管Schottky Diodes導(dǎo)通壓降只需導(dǎo)通壓降只需0.4Vf

42、orward voltage drop反壓為反壓為50-100V。反向恢復(fù)時間更短，反向恢復(fù)時間更短，1040ns，不會有明顯的電，不會有明顯的電壓過沖。缺陷是當(dāng)提高反向耐壓時，正向壓降也會壓過沖。缺陷是當(dāng)提高反向耐壓時，正向壓降也會提高，多用于提高，多用于200V以下的低壓場所；反向漏電流以下的低壓場所；反向漏電流也很大。也很大。2022-1-258582022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件1 快恢復(fù)二極管快恢復(fù)二極管一、一、FRD Fast Recovery Diode 采用分散法和少采用分散法和少子壽命控制技術(shù)子壽命控制技術(shù)制

43、成，特點是反制成，特點是反向恢復(fù)很快、本向恢復(fù)很快、本錢低，但是反向錢低，但是反向恢復(fù)波形很硬。恢復(fù)波形很硬。階躍二極管硬恢復(fù)二極管階躍二極管硬恢復(fù)二極管瞬態(tài)電流波形瞬態(tài)電流波形2022-1-259592022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件a) 階躍二極管階躍二極管的雜質(zhì)濃度分布的雜質(zhì)濃度分布E(b) 少子濃度分布少子濃度分布減速場減速場階躍恢復(fù)二極管階躍恢復(fù)二極管2022-1-260602022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 在在PN結(jié)邊境處具有峻峭的雜質(zhì)分布區(qū)，從結(jié)邊

44、境處具有峻峭的雜質(zhì)分布區(qū)，從而構(gòu)成而構(gòu)成“自建電場。由于自建電場。由于PN結(jié)在正向偏壓下，結(jié)在正向偏壓下，以少數(shù)載流子導(dǎo)電，并在以少數(shù)載流子導(dǎo)電，并在PN結(jié)附近具有電荷存結(jié)附近具有電荷存貯效應(yīng)，使其反向電流需求閱歷一個貯效應(yīng)，使其反向電流需求閱歷一個“存貯時間存貯時間后才干降至最小值反向飽和電流值。階躍后才干降至最小值反向飽和電流值。階躍恢復(fù)二極管的恢復(fù)二極管的“自建電場縮短了存貯時間，使自建電場縮短了存貯時間，使反向電流快速截止，并產(chǎn)生豐富的諧波分量。利反向電流快速截止，并產(chǎn)生豐富的諧波分量。利用這些諧波分量可設(shè)計出梳狀頻譜發(fā)生電路。快用這些諧波分量可設(shè)計出梳狀頻譜發(fā)生電路?？焖訇P(guān)斷階躍恢復(fù)

45、二極管用于脈沖和高次諧波速關(guān)斷階躍恢復(fù)二極管用于脈沖和高次諧波電路中。電路中。 構(gòu)造特點：構(gòu)造特點：2022-1-261612022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件(a) 外加電壓波形外加電壓波形(b) 普通二極管的單導(dǎo)游電性普通二極管的單導(dǎo)游電性(c) 階躍二極管中的電流波形階躍二極管中的電流波形在左圖在左圖a)所示的正弦所示的正弦電壓作用下電壓作用下,普通二極普通二極管具有單導(dǎo)游電性，其管具有單導(dǎo)游電性，其電流如圖電流如圖b所示。所示。但階躍二極管雖正向特但階躍二極管雖正向特性一樣，但反向特性卻性一樣，但反向特性卻不一樣。當(dāng)外加反

46、向電不一樣。當(dāng)外加反向電壓時，電流并不立刻截壓時，電流并不立刻截止，而是有很大的反向止，而是有很大的反向電流流通，直到某一時電流流通，直到某一時辰后，才很快截止，如辰后，才很快截止，如圖圖C所示。所示。2022-1-262622022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件二、二、FRED Fast Recovery Epitaxial Diode是采用外延層及摻鉑進展準確少子壽命控制是采用外延層及摻鉑進展準確少子壽命控制技術(shù)制成。特點是本錢較高、高溫性能好，技術(shù)制成。特點是本錢較高、高溫性能好，提高了二極管的快速軟恢復(fù)性能，減小了開提高了二

47、極管的快速軟恢復(fù)性能，減小了開關(guān)損耗，減小了電磁干擾噪聲。其構(gòu)造剖面關(guān)損耗，減小了電磁干擾噪聲。其構(gòu)造剖面表示圖如下所示表示圖如下所示Pin2022-1-263632022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件Pin二極管二極管根本構(gòu)造：如右圖根本構(gòu)造：如右圖所示，中間的所示，中間的i層普層普通用電阻率很高的通用電阻率很高的p型或型或n型層替代，型層替代，由于完全沒有雜質(zhì)由于完全沒有雜質(zhì)的本征層很難實現(xiàn)。的本征層很難實現(xiàn)。常將高阻常將高阻p層稱為層稱為層，高阻的層，高阻的n層稱層稱為為v層。故實踐的層。故實踐的pin 二極管為二極管為pn和

48、和pvn構(gòu)造。構(gòu)造。平面構(gòu)造平面構(gòu)造2022-1-264642022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件p-i-n Diode零偏壓下，理想的零偏壓下，理想的pin 二極管，二極管，i層沒有雜質(zhì)，層沒有雜質(zhì)，相當(dāng)于耗盡層，相當(dāng)于耗盡層，n層和層和i層間存在電子濃度梯度，層間存在電子濃度梯度，在其界面構(gòu)成空間電荷在其界面構(gòu)成空間電荷區(qū)，區(qū)，n側(cè)為正，且很薄。側(cè)為正，且很薄。同樣，同樣，p區(qū)接近區(qū)接近i層一邊層一邊存在負的空間電荷層，存在負的空間電荷層，也很薄。所以電場均勻也很薄。所以電場均勻分布在高阻分布在高阻i區(qū)。區(qū)。E理想的理想的pin

49、二極管相當(dāng)二極管相當(dāng)于一個平板電容器于一個平板電容器2022-1-265652022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件pi=nipnnppinn、px正偏pin二極管載流子濃度分布正向偏壓下，正向偏壓下，P+、N+區(qū)分別有大量的空穴、區(qū)分別有大量的空穴、電子注入到電子注入到i區(qū)，在一區(qū)，在一定的濃度梯度下，向定的濃度梯度下，向i區(qū)中心分散，同時不區(qū)中心分散，同時不斷復(fù)合。當(dāng)單位時間斷復(fù)合。當(dāng)單位時間注入的電子空穴數(shù)和注入的電子空穴數(shù)和復(fù)合數(shù)相等時，電子復(fù)合數(shù)相等時，電子和空穴到達穩(wěn)態(tài)分布。和空穴到達穩(wěn)態(tài)分布。由于由于i區(qū)電中性要求，區(qū)電

50、中性要求，電子和空穴分布一樣。電子和空穴分布一樣。2022-1-266662022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件注入的電子、空穴產(chǎn)注入的電子、空穴產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，使生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，使i區(qū)電導(dǎo)添加，在區(qū)電導(dǎo)添加，在i區(qū)厚區(qū)厚度不大于少子分散長度不大于少子分散長度時，呈現(xiàn)低阻抗，度時，呈現(xiàn)低阻抗，不同的正偏壓具有不不同的正偏壓具有不同的電導(dǎo)，這時二極同的電導(dǎo)，這時二極管處在導(dǎo)通形狀。等管處在導(dǎo)通形狀。等效電路如右圖所示效電路如右圖所示圖中圖中Rf為正向結(jié)電阻、為正向結(jié)電阻、CJ為結(jié)電容、為結(jié)電容、RS為為P+、N+區(qū)的體電阻和接觸電阻

51、之區(qū)的體電阻和接觸電阻之和和 2022-1-267672022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件反偏壓下，由于反偏壓下，由于i區(qū)電區(qū)電阻率很高，反向偏壓阻率很高，反向偏壓主要降落在主要降落在i區(qū)，區(qū)，p區(qū)、區(qū)、n區(qū)耗盡層寬度變大，區(qū)耗盡層寬度變大， i區(qū)耗盡層寬度隨電壓區(qū)耗盡層寬度隨電壓添加更快，當(dāng)電壓添添加更快，當(dāng)電壓添加到一定值時，整個加到一定值時，整個i區(qū)都成為耗盡層，區(qū)都成為耗盡層， 即即i區(qū)穿通，變?yōu)楦咦鑼?，區(qū)穿通，變?yōu)楦咦鑼?，使使pin 二極管處于關(guān)二極管處于關(guān)斷。斷。上圖為尚有部分未耗盡的上圖為尚有部分未耗盡的pin二極管

52、的等效電路。二極管的等效電路。2022-1-268682022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件在低頻時，在低頻時，pin二極管和二極管和pn二極管一樣可作整流元二極管一樣可作整流元件運用，在微波頻率下，常作開關(guān)管運用。原理件運用，在微波頻率下，常作開關(guān)管運用。原理是當(dāng)信號頻率高到一定程度時，是當(dāng)信號頻率高到一定程度時， i區(qū)中載流子的注區(qū)中載流子的注入與掃出跟不上信號的變化。從而使入與掃出跟不上信號的變化。從而使pin管失去整管失去整流作用，但可經(jīng)過外加偏壓加以控制，使之在負流作用，但可經(jīng)過外加偏壓加以控制，使之在負偏壓下，即使微波信

53、號是下半周，也能提供高阻偏壓下，即使微波信號是下半周，也能提供高阻抗，堅持截止形狀，而在正偏壓下，即使微波信抗，堅持截止形狀，而在正偏壓下，即使微波信號是下半周，也能提供低阻抗，堅持導(dǎo)通形狀，號是下半周，也能提供低阻抗，堅持導(dǎo)通形狀，從而對微波信號起到開關(guān)形狀。從而對微波信號起到開關(guān)形狀。2022-1-269692022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管普通為硅的分散型或合金型。是反向擊普通為硅的分散型或合金型。是反向擊穿特性曲線急驟變化的二極管，作為控制電穿特性曲線急驟變化的二極管，作為控制電壓和規(guī)范電壓運用而制

54、造的。二極管任務(wù)時壓和規(guī)范電壓運用而制造的。二極管任務(wù)時的端電壓又稱齊納電壓從的端電壓又稱齊納電壓從3V3V左右到左右到150V150V，按每隔按每隔10%10%，能劃分成許多等級。在功率方，能劃分成許多等級。在功率方面，也有從面，也有從200mW200mW至至100W100W以上的產(chǎn)品。任務(wù)以上的產(chǎn)品。任務(wù)在反向擊穿形狀，硅資料制造，動態(tài)電阻在反向擊穿形狀，硅資料制造，動態(tài)電阻RZRZ很小，普通為很小，普通為2CW2CW型；將兩個互補二極管反型；將兩個互補二極管反向串接以減少溫度系數(shù)那么為向串接以減少溫度系數(shù)那么為2DW2DW型。型。 2022-1-270702022-1-2單元單元 功率二

55、極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件 硬擊穿圖中曲線甲： BVCB0：集電結(jié)的雪崩擊穿電壓VB 軟擊穿圖中曲線乙： BVCB0比VB低 使二極管擊穿特性使二極管擊穿特性“軟化的直接緣由主要是結(jié)平面或軟化的直接緣由主要是結(jié)平面或其周邊中存在擊穿電壓較低的弱點，這些局域性的弱其周邊中存在擊穿電壓較低的弱點，這些局域性的弱點經(jīng)過前后不齊的提早擊穿，使二極管整體擊穿前的點經(jīng)過前后不齊的提早擊穿，使二極管整體擊穿前的反向電流增大，嚴重時使二極管的擊穿電壓難以確定，反向電流增大，嚴重時使二極管的擊穿電壓難以確定，弱點問題主要是資料和制造工藝的均勻性問題。弱點問題主要是資料和

56、制造工藝的均勻性問題。2022-1-271712022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件穩(wěn)定電壓額定值為穩(wěn)定電壓額定值為15V的一個的一個穩(wěn)定二極管的電流穩(wěn)定二極管的電流電壓特性電壓特性圖圖a 及其運用表示圖及其運用表示圖穩(wěn)壓二極管的運用穩(wěn)壓二極管的運用在消費廠家規(guī)定的在消費廠家規(guī)定的允許范圍內(nèi)，任務(wù)允許范圍內(nèi)，任務(wù)電流要盡能夠選高電流要盡能夠選高一些一些2022-1-272722022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件3肖特基勢壘二極管肖特基勢壘二極管SBD肖特基二極管是以其發(fā)

57、明人肖特基博士肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士SchottkySchottky命名的，命名的，SBDSBD是肖特基勢壘二極是肖特基勢壘二極管管Schottky Barrier Diode,Schottky Barrier Diode,縮寫成縮寫成SBDSBD的的簡稱。是利用金屬與半導(dǎo)體接觸構(gòu)成的金屬簡稱。是利用金屬與半導(dǎo)體接觸構(gòu)成的金屬半導(dǎo)體結(jié)原理制造的。是近年來間世的低功耗、半導(dǎo)體結(jié)原理制造的。是近年來間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時間大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時間極短可以小到幾納秒，正導(dǎo)游通壓降僅極短可以小到幾納秒，正導(dǎo)游通壓降僅0.4V0.4V左右，而整流

58、電流卻可到達幾千安培。這左右，而整流電流卻可到達幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比較的。些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比較的。2022-1-273732022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件肖特基二極管特點肖特基二極管特點優(yōu)點：優(yōu)點：1、正導(dǎo)游通壓降低、正導(dǎo)游通壓降低2、反向漏電流受溫度變化小、反向漏電流受溫度變化小3、動態(tài)特性好，任務(wù)頻率高、動態(tài)特性好，任務(wù)頻率高缺陷：缺陷：1、反向漏電流大、反向漏電流大2、耐壓低、耐壓低2022-1-274742022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型

59、功功 率率 器器 件件目前主要運用的半導(dǎo)體資料有硅和砷化鎵二目前主要運用的半導(dǎo)體資料有硅和砷化鎵二種。種。GaAsGaAs介電常數(shù)小、遷移率大，相對硅、鍺介電常數(shù)小、遷移率大，相對硅、鍺二極管，其結(jié)電容二極管，其結(jié)電容CJCJ和串聯(lián)體電阻小、截止頻和串聯(lián)體電阻小、截止頻率高、噪聲小，缺陷是率高、噪聲小，缺陷是GaAsGaAs和金屬接觸的勢壘和金屬接觸的勢壘高度，普通比硅大，因此導(dǎo)通電壓比較高。高度，普通比硅大，因此導(dǎo)通電壓比較高。由于電子的遷移率比空穴大，為獲得良好的由于電子的遷移率比空穴大，為獲得良好的頻率特性，故普通選擇頻率特性，故普通選擇n n型的半導(dǎo)體資料作基型的半導(dǎo)體資料作基片。片。

60、資料、構(gòu)造和工藝資料、構(gòu)造和工藝2022-1-275752022-1-2單元單元 功率二極管功率二極管常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院新新 型型 功功 率率 器器 件件為了減小為了減小SBDSBD的結(jié)電容，提高反向擊穿的結(jié)電容，提高反向擊穿電壓，同時又不使串聯(lián)電阻過大，通常是電壓，同時又不使串聯(lián)電阻過大，通常是在在N N襯底上外延一高阻襯底上外延一高阻N N薄層。薄層。金屬資料應(yīng)選用與半導(dǎo)體接觸構(gòu)成的勢金屬資料應(yīng)選用與半導(dǎo)體接觸構(gòu)成的勢壘高度較低的金屬。壘高度較低的金屬。對于對于n-Si,n-Si,常用的金屬有常用的金屬有NiNi、MoMo、TiTi、PtPt對于對于n-GaAsn-GaAs，采用過的金屬