功率二極管培訓(xùn)

功率二極管培訓(xùn)第一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日內(nèi)容提綱一、功率二極管的定義二、我公司使用二極管情況三、幾種二極管的主要區(qū)別四、功率二極管的主要參數(shù)五、快恢復(fù)二極管主要參數(shù)六、肖特基二極管的主要參數(shù)七、二極管各參數(shù)之間的關(guān)系八、二極管參數(shù)對(duì)電路的影響九、功率二極管參數(shù)的測(cè)量十、二極管參數(shù)降額十一、功率二極管損耗計(jì)算十二、常見(jiàn)失效原因十三、應(yīng)用注意事項(xiàng)十四、二極管發(fā)展方向第二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日定義：額定電流≥1安培，用于整流工作的二極管。功率二極管在使用時(shí)需計(jì)算功耗、結(jié)溫?zé)魠?shù)，需考慮電流、電壓、結(jié)溫的降額。一，功率二極管定義第三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日我公司使用二極管種類：整流二極管開關(guān)二極管肖特基二極管快恢復(fù)二極管快速軟恢復(fù)二極管二、我公司使用二極管情況第四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日信號(hào)二極管：開關(guān)二極管：電流≤200mA

電壓≤200V肖特基二極管：電流≤200mA電壓≤40V功率二極管：普通整流二極管：430A/1600V快恢復(fù)二極管：2*120A/1400V肖特基二極管：60A/100V第五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日封裝：表面貼裝SOT23SMA、SMB、SMCDPAK、D2PAK、D3PAK

插裝DO-35、DO-41TO-220、TO-247

螺栓封裝SOT-227

第六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日三、幾種二極管的主要區(qū)別1，整流二極管：正向壓降低，恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，適合低頻整流。如1N4007，整流橋。2，信號(hào)二極管：速度快，結(jié)電容小，適合信號(hào)處理。如1N4148、BAV703，快恢復(fù)二極管：恢復(fù)時(shí)間短，恢復(fù)電流小，關(guān)斷速度快。4，快速軟恢復(fù)二極管：恢復(fù)時(shí)間短，恢復(fù)電流小，恢復(fù)特性軟。5，肖特基二極管：正向壓降小，無(wú)存儲(chǔ)電荷。適合低壓高頻整流。第七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日1，反向阻斷參數(shù)：反向阻斷是二極管單向?qū)щ姷幕咎匦灾弧?/p>

VR/VRRM/VRSM:反向阻斷電壓

IR:反向阻斷漏電流

EAS/EAR:雪崩能量四、功率二極管的主要參數(shù)第八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2，正向?qū)▍?shù)：正向?qū)ㄊ嵌O管單向?qū)щ姷牧硪粋€(gè)特性。

IFAV：二極管額定正向工作電流

IFSM：浪涌電流

I2t：正向浪涌電流對(duì)持續(xù)時(shí)間的積分值

VF：在額定電流下的電壓降

VT0：正向開通電壓

rT：正向?qū)娮璧诰彭?yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日3，溫度參數(shù)：

TC/TA：二極管的殼溫或環(huán)境溫度。

TJ/TJM：二極管PN結(jié)的溫度，

TSTG：存儲(chǔ)溫度。

Rthjc/Rthja/Rthch:熱阻4，耗散功率：

Pd/Ptot：在規(guī)定條件散熱條件下的最大總功耗

第十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日瞬態(tài)熱阻：第十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日1，關(guān)斷特性：PN結(jié)構(gòu)成的二極管在正向?qū)〞r(shí)，PN結(jié)中存儲(chǔ)大量的電荷。當(dāng)電路使二極管換向時(shí)，導(dǎo)通時(shí)存儲(chǔ)的電荷必須全部被抽出，或被中和掉。電荷被抽出的過(guò)程就是形成了反向恢復(fù)電流。

trr:恢復(fù)時(shí)間

IRM:恢復(fù)電流

Qrr:恢復(fù)電荷

S:軟度因子五，快恢復(fù)二極管的主要參數(shù)第十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2，開通特性：

VFR:正向恢復(fù)電壓

Tfr:正向恢復(fù)時(shí)間第十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日六、肖特基二極管的主要參數(shù)1，靜態(tài)參數(shù)

IFAV:額定平均正向電流

VF：額定電流及給定溫度條件下的正向壓降

VRRM：額定重復(fù)反向阻斷電壓

IR：阻斷電壓條件下的反向漏電

TJM/TSTG：最高工作結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度

Rthjc：熱阻第十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2，動(dòng)態(tài)參數(shù)

dv/dt：反向承受的最大電壓上升率

CJ：肖特基二極管的結(jié)電容第十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日1，溫度與反向阻斷電壓：溫度升高，阻斷電壓略有增加，漏電流增大，雪崩能力下降。七，二極管各參數(shù)之間的關(guān)系第十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2，溫度與二極管的正向電流的關(guān)系：溫度上升，通過(guò)電流能力下降。第十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日3，正向壓降與溫度關(guān)系：

溫度上升，正向壓降降低。第十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日4，溫度與關(guān)斷特性溫度升高，反向恢復(fù)電流增大，恢復(fù)時(shí)間、恢復(fù)電荷變大。

第十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日5，di/dt與關(guān)斷特性第二十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日6，di/dt、正向電流與恢復(fù)時(shí)間第二十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日7，di/dt與開通特性第二十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日8，肖特基結(jié)電容：SCHOTTKY結(jié)電容由芯片面積和厚度決定，并與工作電壓有關(guān)：反壓增大，結(jié)電容減小。第二十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日9，不同型號(hào)之間關(guān)系：同一系列：反壓級(jí)別高，壓降大恢復(fù)時(shí)間短，壓降大

肖特基結(jié)溫級(jí)別高，壓降大；反向耐壓級(jí)別高，結(jié)溫級(jí)別高。

第二十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日八，二極管參數(shù)對(duì)電路的影響1，正向恢復(fù)特性對(duì)電路的影響：二極管開通期間，二極管兩端產(chǎn)生較高壓降，增加二極管自身?yè)p耗。二極管開通期間的恢復(fù)電壓疊加在開關(guān)管上，增加開關(guān)管的損耗。第二十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2：二極管在恢復(fù)時(shí)間ta期間，完全喪失阻斷能力，在tb期間逐漸恢復(fù)阻斷能力，恢復(fù)期間增加開關(guān)管（IGBT、MOSFET）功耗，增加二極管本身功耗。第二十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日3，恢復(fù)期間的瞬時(shí)電流尖峰產(chǎn)生電磁干擾（EMI）

4，在恢復(fù)時(shí)間tb段，二極管兩端產(chǎn)生過(guò)電壓，導(dǎo)致開關(guān)管誤導(dǎo)通或器件損壞?；謴?fù)期間二極管兩端產(chǎn)生額外電壓尖峰：

VRM=VR+L*dir/dt第二十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日九，功率二極管參數(shù)的測(cè)量1，電壓：在各種條件下測(cè)量電壓的最大值，使用高頻示波器，在寬帶下測(cè)試。2，電流：測(cè)量電流的平均值和峰值，對(duì)于浪涌電流還要測(cè)量浪涌寬度。3，殼溫：使用點(diǎn)溫計(jì)，選取正確的測(cè)試點(diǎn)，直接測(cè)試。4，雪崩能量：選取耐壓等于額定值的二極管，測(cè)試擊穿瞬間的電壓和雪崩電流，通過(guò)電壓和電流來(lái)計(jì)算雪崩能量。第二十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日各種封裝器件溫度測(cè)試點(diǎn)的選取第二十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日十，二極管參數(shù)降額1，電壓降額二極管工作時(shí)反向承受的最大電壓與額定耐壓的百分比為電壓降額值。

DVR=VR/VRRM*100%應(yīng)力參考點(diǎn)器件工作區(qū)域B級(jí)產(chǎn)品A級(jí)產(chǎn)品最大反向電壓VRI工作區(qū)最壞情況≤95％額定耐壓VRRM≤90％額定耐壓VRRM最大反向電壓VRII工作區(qū)最壞情況≤100％額定耐壓VRRM≤100％額定耐壓VRRM第三十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2，電流降額二極管在使用時(shí)要對(duì)正向電流在相應(yīng)殼溫允許的最大電流進(jìn)一步降額。

DIF=[IFAV/IFAVM]*[(TJM-TC)/(TJM-TCU)]*100%當(dāng)二極管并聯(lián)使用時(shí)，正向電流在上述降額的基礎(chǔ)上，再降額10-20％應(yīng)力參考點(diǎn)期間工作區(qū)域B級(jí)產(chǎn)品A級(jí)產(chǎn)品正向平均電流IFAVI、II工作區(qū)最壞情況≤90％相應(yīng)殼溫下的最大平均電流IFAVM(TCU)≤80％相應(yīng)殼溫下的最大平均電流IFAVM(TCU)重復(fù)峰值電流IFRI、II工作區(qū)最壞情況≤70％相應(yīng)殼溫下的最大峰值電流IFRM(TCU)≤60％相應(yīng)殼溫下的最大峰值電流IFRM(TCU)浪涌電流IFSII工作區(qū)最壞情況≤70％相應(yīng)殼溫下的最大浪涌電流IFSM(TCU)≤60％相應(yīng)殼溫下的最大浪涌電流IFSM(TCU)第三十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日3，結(jié)溫降額二極管實(shí)際工作的結(jié)溫必須低于最高結(jié)溫，實(shí)際結(jié)溫與最高結(jié)溫的百分比為結(jié)溫降額。實(shí)際工作結(jié)溫：TJ=TCU+PD*Rthjc

結(jié)溫降額為：DTJ=TJ/TJM%100%應(yīng)力參考點(diǎn)器件工作區(qū)域B級(jí)產(chǎn)品A級(jí)產(chǎn)品二極管工作結(jié)溫TJI工作區(qū)最壞情況≤85％額定最高結(jié)溫TJM≤85％額定最高結(jié)溫TJM二極管工作結(jié)溫TJII工作區(qū)最壞情況≤90％額定最高結(jié)溫TJM≤90％額定最高結(jié)溫TJM第三十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日十一，功率二極管損耗計(jì)算功率二極管的開關(guān)損耗包括四個(gè)部分：開通損耗、導(dǎo)通損耗、關(guān)斷損耗、阻斷損耗

PD=PON+PF+POFF+PB第三十三頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日1，開通損耗：發(fā)生在二極管由反向阻斷到正向開通的轉(zhuǎn)換中。開通損耗與芯片溫度、結(jié)構(gòu)工藝及di/dt有關(guān)：EON=0.5×VFR×IF×tfrPON=EON×FT第三十四頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2，導(dǎo)通損耗：導(dǎo)通損耗發(fā)生在正向?qū)ㄆ溟g，損耗大小與芯片結(jié)溫、電流大小及芯片技術(shù)有關(guān)。VF=rT×IF+VT0PF=(VT0×IF+rT×IF2)×D第三十五頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日3，關(guān)斷損耗：關(guān)斷損耗發(fā)生在二極管由導(dǎo)通到反向截止的轉(zhuǎn)換瞬間：EOFF=IRR×VR×Trb×0.5POFF=EOFF×FT第三十六頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日4，阻斷損耗：阻斷損耗是二極管在反向阻斷期間由漏電流形成的損耗：PB=VR×IRM×D第三十七頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日十二，常見(jiàn)的失效原因1，電壓擊穿：由反向電壓超過(guò)額定值引起的失效，多表現(xiàn)為反向特性變壞；芯片上表現(xiàn)為點(diǎn)擊穿或邊緣擊穿。第三十八頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2，過(guò)熱損壞：二極管長(zhǎng)時(shí)間工作在較大功耗條件下，特性退化直至燒毀，芯片上有大面積灼傷，甚至器件封裝遭到破壞。第三十九頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日十三，應(yīng)用注意事項(xiàng)1，二極管的選用原則1)選擇現(xiàn)有的優(yōu)選供應(yīng)商的成熟產(chǎn)品。2)選擇通用參數(shù)產(chǎn)品，容易替代。3)標(biāo)準(zhǔn)封裝產(chǎn)品，通用性強(qiáng)。第四十頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日2，使用要求1）避免串聯(lián)使用串聯(lián)－導(dǎo)致兩個(gè)器件在關(guān)斷瞬間后或阻斷狀態(tài)不均壓。2）并聯(lián)使用時(shí)要注意均流，均熱，及加大降額。均流－選擇同型號(hào)或使用同一封裝二極管并聯(lián)布線考慮回路參數(shù)一致均熱－選擇同一封裝器件使用同一個(gè)散熱器兩個(gè)二極管盡量靠近外部發(fā)熱源對(duì)兩個(gè)二極管影響一致增加降額－電流降額增加20％3）使用肖特基二極管時(shí)，注意正向損耗和反向漏電損耗的均衡。第四十一頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日3，注意事項(xiàng)1）工作頻率高于1KHZ時(shí)，一定要選用快恢復(fù)二極管。2）主回路中，電流連續(xù)型電路中，使用軟恢復(fù)二極管。3）肖特基二極管使用時(shí)注意防止dv/dt過(guò)高。第四十二頁(yè)，共四十七頁(yè)，2022年，8月28日十四，二極管發(fā)展方向