Diode là một đơn giản thiết bị bán dẫn bao gồm hai lớp, hai thiết bị đầu cuối và một đường giao nhau. Điểm nối của các điốt thông thường có thể được hình thành thông qua các chất bán dẫn như loại p và loại n. Cực ở loại p được gọi là cực dương trong khi cực ở loại n được gọi là cực âm. Có khác nhau các loại điốt có sẵn trên thị trường. Mỗi loại có ứng dụng của nó. Bài viết này thảo luận tổng quan về diode công suất. Lý tưởng nhất là một diode không được có thời gian khôi phục ngược. Tuy nhiên, chi phí định giá của diode như vậy có thể thay đổi. Trong các ứng dụng khác nhau, hiệu ứng thời gian khôi phục ngược là không quan trọng nên cũng có thể sử dụng các điốt giá rẻ.
Điốt điện là gì?
Định nghĩa: ĐẾN diode có hai thiết bị đầu cuối như cực dương và cực âm và hai lớp như P & N, được sử dụng trong năng lượng điện mạch được gọi là diode công suất. Diode này phức tạp hơn về cấu tạo cũng như vận hành vì thiết bị công suất thấp phải thay đổi để làm cho chúng thích hợp trong các ứng dụng công suất cao.
điốt điện
Nắm quyền mạch điện , diode này đóng một vai trò thiết yếu. Nó có thể được sử dụng như một bộ chỉnh lưu trong các mạch chuyển đổi, mạch điều chỉnh điện áp, flyback / diode freewheeling , bảo vệ điện áp ngược, v.v.
Các điốt này có liên quan đến điốt tín hiệu ngoại trừ một chút khác biệt về cấu tạo của nó. Mức độ pha tạp trong điốt tín hiệu cho cả lớp P và lớp N là như nhau trong khi ở điốt công suất, đường giao nhau có thể được hình thành giữa lớp P + pha tạp nhiều & lớp N pha tạp nhẹ.
Xây dựng
Cấu tạo của diode này bao gồm ba lớp như lớp P +, lớp n– và lớp n +. Ở đây lớp trên cùng là lớp P +, nó được pha tạp nhiều. Lớp giữa là lớp n– pha tạp nhẹ và lớp cuối cùng là lớp n + pha tạp nhiều.
cấu tạo diode điện
Ở đây lớp p + đóng vai trò là cực dương, độ dày của lớp này là 10 μm & mức độ pha tạp là 1019cm-3.
Lớp n + đóng vai trò là cực âm, độ dày của lớp này là 250-300 μm & mức độ pha tạp là 1019cm-3.
Lớp n đóng vai trò là lớp giữa / lớp trôi, độ dày của lớp này chủ yếu phụ thuộc vào sự cố điện áp & mức doping là 1014cm-3. Khi chiều rộng lớp này tăng lên thì điện áp đánh thủng sẽ tăng lên.
Nguyên lý làm việc của Diode nguồn
Nguyên lý làm việc của diode này tương tự như bình thường Điốt nối PN . Khi điện áp của đầu cực anốt cao hơn điện áp của đầu cực âm, điốt dẫn điện. Phạm vi giảm điện áp chuyển tiếp trong diode này là rất nhỏ, khoảng 0,5V - 1,2V. Trong chế độ này, diode hoạt động như một đặc tính thuận.
Nếu điện áp của catốt cao hơn điện áp của anốt, diode thực hiện như chế độ chặn. Trong chế độ này, diode hoạt động giống như đặc tính ngược.
Các loại Diode nguồn
Việc phân loại các điốt này có thể được thực hiện dựa trên thời gian khôi phục ngược, quá trình sản xuất và sự thâm nhập vùng suy giảm trong điều kiện phân cực ngược.
Các diode công suất tùy thuộc vào thời gian khôi phục ngược cũng như quy trình sản xuất được phân thành ba loại như
- Điốt mục đích chung
- Điốt phục hồi nhanh
- Điốt Schottky
Điốt mục đích chung
Các điốt này có thời gian phục hồi ngược rất lớn khoảng 25μs do đó chúng được ứng dụng trong các hoạt động tần số thấp (lên đến 1 kHz) & tốc độ thấp (lên đến 1 kHz).
Điốt phục hồi nhanh
Các điốt này có hành động phục hồi nhanh chóng do thời gian khôi phục ngược rất nhỏ của chúng dưới 5μs, được sử dụng trong các ứng dụng chuyển mạch tốc độ cao
Điốt Schottky
Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về Điốt Schottky
Các điốt công suất phụ thuộc vào sự xâm nhập của vùng suy giảm được điều kiện phân cực ngược được phân thành hai loại như
- Đục xuyên điốt
- Không đột qua điốt
Đục xuyên điốt
Diode, nơi chiều rộng của vùng suy giảm tại sự cố đi vào lớp n +, được gọi là diode xuyên thủng.
Không đột qua điốt
Một điốt mà chiều rộng của vùng suy giảm tại điểm đánh thủng không đi qua lớp n + liền kề thường được gọi là điốt không xuyên qua.
Ở chế độ này, chiều rộng của vùng trôi dạt lớn hơn chiều rộng cao nhất của vùng suy giảm, do đó vùng suy giảm không thể nhập vào lớp n + liền kề.
Làm thế nào để chọn?
Việc lựa chọn diode công suất có thể được thực hiện dựa trên điện áp IF (dòng thuận) & VRRM (nghịch đảo đỉnh).
Các điốt này được bảo vệ bằng cách sử dụng mạch snubber khỏi các gai của quá áp. Điều này có thể xảy ra khi thực hiện quá trình khôi phục ngược lại. Một mạch snubber được sử dụng cho điốt điện chủ yếu bao gồm một điện trở & một tụ điện được kết nối song song với diode.
Đặc điểm V-I
Các đặc tính V-I của một diode công suất được hiển thị bên dưới. Một khi điện áp thuận tăng thì dòng chuyển tiếp sẽ tăng tuyến tính.
Một lượng rò rỉ dòng điện cực kỳ ít hơn sẽ cung cấp trong điều kiện phân cực ngược lại. Dòng điện này không phụ thuộc vào điện áp ngược được đặt vào.
Dòng điện rò rỉ chủ yếu cung cấp do các hạt tải điện thiểu số trong diode. Khi điện áp ngược nhận được điện áp đánh thủng ngược, thì sự đánh thủng tuyết sẽ xảy ra. Khi sự cố ngược phát sinh, dòng điện ngược cũng sẽ tăng lên đáng kể với sự gia tăng điện áp ngược ít hơn. Dòng điện ngược có thể được điều khiển bằng mạch bên ngoài.
Ưu điểm và nhược điểm của Power Diode
Những ưu điểm và nhược điểm của diode công suất bao gồm những điều sau đây.
- Vùng tiếp giáp PN của diode này lớn và có thể cung cấp dòng điện lớn, tuy nhiên, điện dung của điểm nối này cũng có thể lớn, hoạt động ở tần số thấp hơn và nó thường chỉ được sử dụng để chỉnh lưu.
- Nó sẽ phân giải AC ở dòng điện cao và điện áp cao.
- Nhược điểm chính là kích thước của nó và có lẽ cần phải được sửa thành tản nhiệt trong khi dẫn một dòng điện cao.
- Nó cần phần cứng chuyên dụng để lắp đặt và cách nhiệt khỏi các khung kim loại có sẵn xung quanh.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của diode công suất bao gồm những điều sau đây.
- Diode này cung cấp khả năng chỉnh lưu điện không điều khiển được
- Nó được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như DC nguồn điện , để sạc pin, biến tần và AC bộ chỉnh lưu .
- Chúng được sử dụng giống như mạng snubber và điốt bánh xe tự do do các đặc tính của chúng như điện áp và dòng điện cao.
- Các điốt này được sử dụng làm phản hồi, điốt quay tự do và bộ chỉnh lưu điện áp cao.
- Trong điều kiện đánh thủng ngược, khi dòng điện và điện áp của diode này rất lớn, công suất tiêu tán có thể cao nên thiết bị có thể bị phá hủy.
Câu hỏi thường gặp
1). Chức năng của một diode công suất là gì?
Nó là một loại chất bán dẫn tinh thể, được sử dụng để thay đổi AC thành DC và quá trình này được gọi là chỉnh lưu.
2). Các ứng dụng của điốt điện là gì?
Các điốt này được sử dụng khi có điện áp cao và dòng điện lớn hơn.
3). Điốt điện có những loại nào?
Chúng phục hồi nhanh, Schottky & điốt đa năng.
4). Sự khác biệt giữa công suất và diode bình thường là gì?
Diode nguồn có thể áp dụng cho những nơi sử dụng dòng điện và điện áp cao như biến tần trong khi diode bình thường được áp dụng cho các ứng dụng tín hiệu nhỏ.
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về một diode điện đóng một vai trò thiết yếu trong các mạch của điện tử công suất. Các điốt này được sử dụng trong các mạch chuyển đổi, làm điốt bay ngược, mạch điều chỉnh điện áp, điốt tự do hoặc bảo vệ điện áp ngược, vv Đây là một câu hỏi cho bạn, nhược điểm của điốt điện là gì?
