功率二极管器件介绍

时间： 2023-10-18 来源：龙夏电子

代理服务

技术支持

批量订货

1、功率半导体器件

功率半导体器件就是能进行功率处理的半导体器件，早期的功率半导体器件，如大功率二极管、晶闸管（Thyristor, 也可称为可控硅——SCR）等主要应用于工业和电力系统，因此在国内又称为电力电子器件。典型的功率处理功能包括：变频、变压、变流、功率放大、功率管理等。二十世纪八十年代之前的功率半导体器件主要是功率二极管、晶闸管和功率双极晶体管。除功率双极晶体管中部分功率不大的晶体管可工作至微波波段外，其余的功率半导体器件都是低频器件，一般工作在几十至几百赫兹，少数可达几千赫兹。由于功率电路在更高频率下工作时具有高效、节能、减小设备体积与重量，节约原材料等优点，所以在二十世纪八十年代发生了“20kHz革命”，即功率半导体电路中的工作频率提高到20kHz以上。这时传统的功率半导体器件如晶闸管和GTR（巨型晶体管）等因速度慢、功耗大而不再适用，以VDMOS和IGBT为代表的新一代功率半导体器件因此应运而生。新一代功率半导体器件除具有高频（相对于传统功率器件而言）工作的特点外还都是电压控制器件，因而使驱动电路简单，逐渐成为功率半导体器件的主流和发展方向，在国际上被称为现代功率半导体器件。

2、功率整流管

当电源的工作电压相对较小（<100V）时，硅单极型器件具有较好的性能。当电路工作电压相对较大（> 100V）时，硅双极型器件具有更好的特性。宽禁带半导体功率器件（例如碳化硅）能将单极型器件的工作电压扩大到5000V以上。在现代电源电路中，通常使用功率晶体管作为开关来调节流向负载的功率流，同时使用功率整流器来控制电流的方向。随着高性能功率开关的出现（功率MOSFET和IGBT），功率二极管的性能成为限制功率电路的主要因素。传统的单极型功率二极管为肖特基结构，传统的双极型功率二极管为pin结构。为了与高性能功率开关器件相匹配，新型功率二极管的结构不断涌现，下面分别进行介绍。

3、单极型功率二极管

单极型功率二极管为肖特基整流二极管，利用金属—半导体势垒实现整流。功率肖特基二极管的结构还包含漂移区，如图1所示。由于漂移区的电阻随着反向电压的增加而迅速增加，所以商用的硅肖特基二极管的阻断电压一般在100V以下。对于实际应用而言，当超过该值时，硅肖特基二极管的通态压降变大。对于硅pin二极管，尽管其开关速度较慢但其通态压降低，可以用来设计具有较大击穿电压的器件。

硅肖特基二极管遇到的基本问题之一是：虽然通态压降可以设计得较小（对于耐压较低的肖特基二极管），但反向漏电流较大。这与肖特基势垒降低效应和击穿前雪崩倍增现象有关，当反向电压从零增加到工作电压时，漏电流增加一个数量级。

减小功率肖特基二极管漏电流的一种方法是通过加入如图2所示的P-N结。这种结构被称为结势垒控制肖特基二极管（JBS），已经有效地用于提高低压硅器件和高压碳化硅器件的性能。

另一种屏蔽阳极肖特基接触高电场的方法是使另一个肖特基接触具有较大势垒高度。将具有较大势垒高度的肖特基接触放置在沟槽内可以增强屏蔽效果，如图3所示。因此，这种结构也被称为沟槽肖特基势垒控制肖特基整流器（TSBS）。尽管这种结构首先提出来是用于改善硅器件的，但由于宽带隙半导体具有较大的势垒高度，所以这种结构更适用于碳化硅器件。

原则上，还可以通过加入MOS结构来屏蔽阳极肖特基接触，如图4所示。在沟槽内形成MOS结构能够提高屏蔽效果。这种方法对于具有成熟MOS技术的硅器件是可行的。但在碳化硅结构中，这种方法是不可取的，因为在氧化物中所产生非常高的电场会导致器件失效。在硅器件中，这个想法已经与电荷耦合现象结合，以此来减小漂移区的电阻。

4、双极型功率二极管

当阻断电压超过100V时，硅单极型肖特基二极管漂移区的电阻变得非常大。相比之下，硅双极型器件更具有优势。因为在通态，注入漂移区的载流子能够产生电导调制效应。在过去50年中，业界广泛使用的pin整流器结构如图5所示。在通态，PN结正偏，注入的少子浓度远远超过漂移区的掺杂浓度。为了满足电中性条件，漂移区中会产生等浓度的多数载流子。因此即使承担高反向阻断电压，典型硅pin整流器的通态压降也仅为1—2V。已经开发了阻断电压高达10kV的商用器件。

pin整流器的主要缺点是反向恢复电流大，开关速度慢。这个瞬态过程在整流器和功率开关中产生大的功耗，瞬态过程发生的频率由开关器件控制。减少反向恢复电流的一种方法是通过使用深能级杂质来减小载流子寿命。另一种方法是将肖特基接触和P-N结相结合，如图6所示的MPS二极管。虽然这种结构在外观上与JBS整流器结构相同，但在高压下它以双极型模式工作。这种结构不是肖特基二极管和pin整流器的简单组合，而是通过结合肖特基二极管和pin二极管中的电流流动情况，实现两个结构的最佳属性。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由洛希转载自龙夏电子，原文标题为:功率二极管器件介绍，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

功率半导体器件是什么？

功率半导体器件，也被称为电力电子器件，简单来说，就是进行功率处理的，具有处理高电压，大电流能力的半导体器件。它的电压处理范围从几十伏~几千伏，电流能力最高可达几千安培。典型的功率处理，包括变频、变压、变流、功率管理等等。

2024-03-09 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

【技术】了解可控硅：无可替代的功率电子器件

在现代工业和电子设备中，可控硅作为一种重要的功率电子器件，扮演着不可替代的角色。作为可控硅厂家，里阳半导体深知可控硅的重要性。本文中将向您介绍可控硅的基本原理、应用领域以及里阳半导体所提供的高质量可控硅产品。

2023-07-05 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

【技术】解析可控硅结构及等效电路

可控硅又叫晶闸管，和其它半导体器件一样，具有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。可控硅作为非常成熟的半导体器件，从弱电到强调，消费电子到工业等都得到广泛应用，可以作为整流、无触点电路开关以及逆变应用等，本章重点对于其结构以及等效电路展开分析。

2023-04-24 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

BT136S塑封晶闸管

描述- 该资料介绍了BT136S型塑料封装晶闸管。这种晶闸管采用玻璃钝化技术，适用于需要高双向瞬态阻断电压和高热循环性能的应用，如电机控制、工业和家庭照明、加热和静态开关。

型号- BT136S

2024/1/17 - 华轩阳电子 - 数据手册代理服务技术支持批量订货

MCR72-3、MCR72-6、MCR72—8晶闸管

描述- 本资料介绍了Littelfuse公司生产的8安培敏感可控硅（SCR）器件，包括SCRMCR72-3、MCR72-6和MCR72-8型号。这些器件适用于工业和消费类应用，如温度、光和速度控制，过程控制和远程控制，警告系统，电容放电电路和微处理器接口。

型号- MCR72-6TG,MCR72-6,MCR72-XG,MCR72-8,MCR72-X,MCR72-6T,MCR72−6TG,MCR72−3G,MCR72−6G,MCR72−8TG,MCR72-3,MCR72−8G

03/31/22 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货

CMA50E1600HB晶闸管

描述- 本资料介绍了IXYS公司的CMA50E1600HB型号晶闸管（Thyristor）的特性、应用领域和封装详情。该产品适用于线频应用，具有平面钝化芯片设计，长期稳定性高，广泛应用于工业标准轮廓的电力转换器、照明和温度控制等领域。

型号- CMA50E1600HB

20191202 - IXYS - 数据手册代理服务技术支持批量订货

SMG8C60F晶闸管（通孔/隔离）

描述- 本资料介绍了SMG8C60F晶闸管的规格和应用。该晶闸管适用于全波交流控制应用，具有高浪涌电流、低电压降等特点，广泛应用于家用电器、工业设备等领域。

型号- SMG8C60F

2019/6/27 - SANREX - 数据手册代理服务技术支持批量订货查看更多版本

MCC44-18io8B晶闸管模块

描述- 本资料介绍了IXYS公司生产的MCC44-18io8B型号晶闸管模块。该模块适用于线路频率晶闸管，具有线频整流、隔离电压高、平面钝化芯片等特点，广泛应用于工业标准轮廓、软启动交流电机控制等领域。

型号- MCC44-18IO8B

20200701 - IXYS - 数据手册 - 20200701d 代理服务技术支持批量订货

MCD200-18io1晶闸管\二极管模块

描述- 本资料介绍了IXYS公司的MCD200-18io1型号晶闸管二极管模块。该模块适用于线路频率晶闸管、线整流50/60Hz、隔离电压等应用，具有平面钝化芯片、软启动交流电机控制、工业标准外形设计等特点。

型号- MCD200-18IO1

20191209 - LITTELFUSE - 数据手册 - 20191209c 代理服务技术支持批量订货

SMG8C60晶闸管（通孔/非隔离）

描述- 本资料介绍了SMG8C60型晶闸管，这是一种专为全波交流控制应用设计的器件。它具有ON/OFF功能和相位控制操作能力，适用于家用电器和工业用途，如电热毯、断路器电磁铁、电机控制和加热器等。

型号- SMG8C60

2019/08/25 - SANREX - 数据手册代理服务技术支持批量订货查看更多版本

Z0103MN、Z0107MN、Z0109MN晶闸管

描述- 该资料介绍了Littelfuse公司生产的表面贴装型600V硅控整流器（Thyristors），型号为Z0103MN、Z0107MN和Z0109MN。这些器件适用于固态继电器、微处理器接口、TTL逻辑和其他轻工业或消费类应用。资料提供了产品的最大额定值、电气特性、热特性、动态特性、电压电流特性、尺寸和订购信息。

型号- Z0107MNT1G,Z0107MN,Z0109MNT1G,Z0109MN,Z0103MN,Z0103MNT1G

10/04/21 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货