Силовые полупроводниковые диоды

Для выпрямления переменного тока промышленной частоты используются плоскостные диоды, имеющие большую площадь p-n перехода.

Вольтамперная характеристика диода (рис.1.2.) в открытом состоянии описывается линейным уравнением:

,

где – напряжение отсечки p-n перехода;

динамическое сопротивление p-n перехода в прямом направлении. В закрытом состоянии обратный ток диода принимается равным нулю.

Силовые диоды характеризуются набором статических, предельно допустимых и динамических параметров.

Динамические параметры определяются при переключении диода, под действием разнополярного напряжения прямоугольной формы (рис.1.3).

При включении из-за инерционности диффузионного процесса ток в диоде нарастает в течение времени . Совместно с нарастанием тока в диоде снижается напряжение на диоде, которое после становится равным и в цепи устанавливается стационарный режим.

При выключении полярность напряжения источника меняется на противоположную. Однако заряды, накопленные на границе p-n перехода, некоторое время поддерживают диод в открытом состоянии, но направление тока в диоде меняется на противоположное. В течение времени происходит рассасывание зарядов на границе p-n перехода, т.е. разряд эквивалентной ёмкости. После интервала времени начинается процесс восстановления запирающих свойств p-n перехода. Процесс восстановления продолжается в течение времени , после чего ток диода становится равным нулю, а напряжение на диоде достигает значения .

Рассмотрение процессов включения и выключения диода показывает, что он не является идеальным ключом и в определённых условиях обладает проводимостью в обратном направлении. Мощность потерь в диоде резко возрастает в момент включения и особенно в момент выключения. Для снижения этих потерь и обеспечения надёжной работы диода применяются специальные схемы формирования динамических процессов – снабберы. Простейшая схема снаббера – цепь из последовательно включённых резистора и конденсатора, подключённая параллельно диоду.