La diode est un simple dispositif semi-conducteur qui comprend deux couches, deux terminaux et une seule jonction. La jonction des diodes normales peut être formée par des semi-conducteurs comme le type p et le type n. La borne de type p est connue sous le nom d'anode, tandis que la borne de type n est connue sous le nom de cathode. Ils sont différents types de diodes sont disponibles sur le marché. Chaque type a son application. Cet article présente un aperçu de la diode de puissance. Idéalement, une diode ne doit pas avoir de temps de récupération inverse. Mais, le coût digne d'une telle diode peut changer. Dans diverses applications, l'effet du temps de récupération inverse n'est pas important, de sorte que des diodes à faible coût peuvent également être utilisées.
Qu'est-ce qu'une diode de puissance?
Définition: À diode qui a deux bornes comme l'anode et la cathode et deux couches comme P & N, utilisées dans le électronique de puissance circuits est connu sous le nom de diode de puissance. Cette diode est plus complexe dans la construction ainsi que dans le fonctionnement car le dispositif de faible puissance doit changer pour les rendre appropriés dans les applications de haute puissance.
diode de puissance
En puissance circuits électroniques , cette diode joue un rôle essentiel. Il peut être utilisé comme redresseur dans les circuits de conversion, les circuits de régulation de tension, diode flyback / roue libre , protection contre les inversions de tension, etc.
Ces diodes sont liées à des diodes de signalisation à l'exception d'une légère disparité dans sa construction. Le niveau de dopage dans la diode de signal pour la couche P et la couche N est le même alors que, dans les diodes de puissance, la jonction peut être formée entre une couche P + fortement dopée et une couche N- légèrement dopée.
Construction
La construction de cette diode comprend trois couches comme la couche P +, la couche n– et la couche n +. Ici la couche supérieure est la couche P +, elle est fortement dopée. La couche intermédiaire est une couche n–, elle est légèrement dopée et la dernière couche est une couche n +, et elle est fortement dopée.
construction de diodes de puissance
Ici la couche p + fait office d'anode, l'épaisseur de cette couche est de 10 μm et le niveau de dopage est de 1019cm-3.
La couche n + agit comme une cathode, l'épaisseur de cette couche est de 250-300 μm et le niveau de dopage est de 1019cm-3.
La couche n agit comme une couche intermédiaire / couche de dérive, l'épaisseur de cette couche dépend principalement de la tension de claquage & le niveau de dopage est de 1014cm-3. Une fois que cette largeur de couche augmente, la tension de claquage sera augmentée.
Principe de fonctionnement de la diode de puissance
Le principe de fonctionnement de cette diode est similaire à la normale Diode de jonction PN . Lorsque la tension de la borne d'anode est supérieure à la tension de la borne de cathode, la diode conduit. La plage de chute de tension de transmission dans cette diode est très petite d'environ 0,5 V à 1,2 V. Dans ce mode, la diode fonctionne comme une caractéristique directe.
Si la tension de la cathode est supérieure à la tension de l'anode, la diode fonctionne comme mode de blocage. Dans ce mode, la diode fonctionne comme la caractéristique inverse.
Types de diodes de puissance
La classification de ces diodes peut être effectuée en fonction du temps de récupération inverse, du processus de fabrication et de la pénétration de la région d'appauvrissement en condition de polarisation inversée.
Les diodes de puissance en fonction du temps de récupération inverse ainsi que du processus de fabrication sont classées en trois types tels que
- Diodes à usage général
- Diodes de récupération rapide
- Diodes Schottky
Diodes à usage général
Ces diodes ont un temps de récupération inverse énorme d'environ 25 μs, elles sont donc applicables dans les opérations à basse fréquence (jusqu'à 1 kHz) et à faible vitesse (jusqu'à 1 kHz).
Diodes de récupération rapide
Ces diodes ont un effet de récupération rapide en raison de leur très petit temps de récupération inverse inférieur à 5 μs, utilisé dans les applications de commutation à grande vitesse
Diodes Schottky
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Les diodes de puissance en fonction de la pénétration de la région d'appauvrissement sont polarisées à l'envers sont classées en deux types tels que
- Perforation à travers les diodes
- Diodes sans perforation
Perforation à travers les diodes
La diode, où la largeur de la région d'appauvrissement au moment du claquage entre dans la couche n +, est connue sous le nom de diode perforée.
Diodes sans perforation
Une diode dans laquelle la largeur d'une région d'appauvrissement au moment de la rupture ne passe pas par la couche n + adjacente est généralement appelée diodes sans perforation.
Dans ce mode, la largeur de la région de dérive est supérieure à la largeur la plus élevée de la région d’appauvrissement, par conséquent la région d’appauvrissement ne peut pas entrer dans la couche n + adjacente.
Comment choisir?
La sélection de la diode de puissance peut être effectuée en fonction de la tension IF (courant direct) et VRRM (l'inverse de crête).
Ces diodes sont protégées en utilisant circuits d'amortissement des pointes de surtension. Cela peut se produire lors du processus de récupération inverse. Un circuit d'amortissement utilisé pour la diode de puissance comprend principalement une résistance & un condensateur qui est connecté en parallèle avec la diode.
Caractéristiques V-I
Les caractéristiques V-I d'une diode de puissance sont indiquées ci-dessous. Une fois que la tension directe augmente, le courant direct sera augmenté linéairement.
Une quantité extrêmement moindre de fuite de courant fournira dans la condition de polarisation inverse. Ce courant est indépendant de la tension inverse appliquée.
Le courant de fuite alimente principalement en raison des porteurs de charge minoritaires dans la diode. Lorsque la tension inverse obtient la tension de claquage inverse, la claquage d'une avalanche se produira. Lorsque le claquage inverse se produit, le courant inverse sera également augmenté considérablement avec moins d'augmentation de la tension inverse. Le courant inverse peut être contrôlé par un circuit externe.
Avantages et inconvénients de la diode de puissance
Les avantages et inconvénients de la diode de puissance sont les suivants.
- La région de jonction PN de cette diode est grande et peut fournir un courant énorme, cependant, la capacité de cette jonction peut également être grande, ce qui fonctionne à une fréquence plus basse et elle est généralement utilisée pour le redressement uniquement.
- Il résoudra le courant alternatif à un courant élevé et à une tension élevée.
- Le principal inconvénient est sa taille et doit probablement être fixé à un dissipateur de chaleur tout en conduisant un courant élevé.
- Il a besoin de matériel spécialisé pour l'installation et l'isolation des cadres métalliques disponibles dans les environs.
Applications
Les applications de la diode de puissance sont les suivantes.
- Cette diode fournit une rectification de puissance incontrôlée
- Il est utilisé dans différentes applications comme DC alimentations , pour charger la batterie, les onduleurs et le courant alternatif redresseurs .
- Ceux-ci sont utilisés comme des réseaux d'amortissement et des diodes de roue libre en raison de leurs caractéristiques telles que la tension et le courant élevé.
- Ces diodes sont utilisées comme rétroaction, diodes de roue libre et redresseur haute tension.
- En cas de panne inversée, lorsque le courant et la tension de cette diode sont énormes, la dissipation de puissance peut être élevée, de sorte que l'appareil peut être détruit.
FAQ
1). Quelle est la fonction d'une diode de puissance?
C'est un type de semi-conducteur cristallin, utilisé pour changer le courant alternatif en courant continu et ce processus est appelé rectification.
2). Quelles sont les applications de la diode de puissance?
Ces diodes sont utilisées là où des tensions élevées et des courants plus importants sont impliqués.
3). Quels sont les types de diodes de puissance?
Ce sont des diodes à récupération rapide, Schottky et à usage général.
4). Quelle est la différence entre la puissance et la diode normale?
La diode de puissance est applicable là où un courant et une tension élevés sont utilisés comme un onduleur, tandis que la diode normale est applicable pour les applications à petit signal.
Ainsi, il s'agit de un aperçu d'une diode de puissance qui joue un rôle essentiel dans les circuits de l'électronique de puissance. Ces diodes sont utilisées dans les circuits de conversion, comme diode flyback, circuits de régulation de tension, diode de roue libre ou protection contre la tension inverse, etc. Voici une question pour vous, quels sont les inconvénients de la diode de puissance?
