1、電力二極管的結(jié)構(gòu)及工作原理

電力二極管（PowerDiode，PD）是指可以承受高電壓、大電流，具有較大耗散功率的二極管，它與其他電力電子器件相配合，作為整流、續(xù)流、電壓隔離、鉗位或保護(hù)元件，在各種變流電路中發(fā)揮著重要作用。

電力二極管與小功率電力二極管的結(jié)構(gòu)、工作原理和伏安特性相似，但它的主要參數(shù)的規(guī)定、選擇原則等不盡相同，使用時(shí)應(yīng)當(dāng)引起注意。

電力二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也是一個(gè)PN結(jié)，其面積較大，最新研制出的特殊二極管如快速恢復(fù)二極管，在制作工藝上有新的突破，使開(kāi)關(guān)時(shí)間大為減少。

電力二極管引出兩個(gè)極，分別稱(chēng)為陽(yáng)極A和陰極K，使用的符號(hào)也與中、小功率電力二極管一樣，如圖2.1所示。由于電力二極管的功耗較大，它的外形有螺旋式和平板式兩種。螺旋式二極管的陽(yáng)極緊拴在散熱器上。平板式二極管又分為風(fēng)冷式和水冷式，它的陽(yáng)極和陰極分別由兩個(gè)彼此絕緣的散熱器緊緊夾住。

圖1電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)

a）外形b）結(jié)構(gòu)c）電氣圖形符號(hào)

PN結(jié)的反向截止?fàn)顟B(tài)，PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?/p>

PN結(jié)的反向擊穿：

有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種形式，可能導(dǎo)致熱擊穿。

PN結(jié)的電容效應(yīng)：

PN結(jié)的電荷量隨外加電壓而變化，呈現(xiàn)電容效應(yīng)，稱(chēng)為結(jié)電容CJ，又稱(chēng)為微分電容。結(jié)電容按其產(chǎn)生機(jī)制和作用的差別分為勢(shì)壘電容CB和擴(kuò)散電容CD勢(shì)壘電容只在外加電壓變化時(shí)才起作用，外加電壓頻率越高，勢(shì)壘電容作用越明顯。勢(shì)壘電容的大小與PN結(jié)截面積成正比，與阻擋層厚度成反比而擴(kuò)散電容僅在正向偏置時(shí)起作用。在正向偏置時(shí)，當(dāng)正向電壓較低時(shí)，勢(shì)壘電容為主正向電壓較高時(shí)，擴(kuò)散電容為結(jié)電容主要成分結(jié)電容影響PN結(jié)的工作頻率，特別是在高速開(kāi)關(guān)的狀態(tài)下，可能使其單向?qū)щ娦宰儾睿踔敛荒芄ぷ鳎瑧?yīng)用時(shí)應(yīng)加以注意。

造成電力二極管和信息電子電路中的普通二極管區(qū)別的一些因素：

正向?qū)〞r(shí)要流過(guò)很大的電流，其電流密度較大，因而額外載流子的注入水平較高，電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)不能忽略引線和焊接電阻的壓降等都有明顯的影響承受的電流變化率di/dt較大，因而其引線和器件自身的電感效應(yīng)也會(huì)有較大影響。為了提高反向耐壓，其摻雜濃度低也造成正向壓降較大。

2、電力二極管的基本特性

1）靜態(tài)特性

主要指其伏安特性

當(dāng)電力二極管承受的正向電壓大到一定值（門(mén)檻電壓UTO），正向電流才開(kāi)始明顯增加，處于穩(wěn)定導(dǎo)通狀態(tài)。與正向電流IF對(duì)應(yīng)的電力二極管兩端的電壓UF即為其正向電壓降。當(dāng)電力二極管承受反向電壓時(shí)，只有少子引起的微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。

2）動(dòng)態(tài)特性

動(dòng)態(tài)特性--因結(jié)電容的存在，三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換必然有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，此過(guò)程中的電壓-電流特性是隨時(shí)間變化的。

開(kāi)關(guān)特性--反映通態(tài)和斷態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程。

關(guān)斷過(guò)程：

須經(jīng)過(guò)一段短暫的時(shí)間才能重新獲得反向阻斷能力，進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。

在關(guān)斷之前有較大的反向電流出現(xiàn)，并伴隨有明顯的反向電壓過(guò)沖。