فایل ديودهاي قدرت
دسته بندي :
کالاهای دیجیتال »
رشته برق و مخابرات (آموزش_و_پژوهش)
انواع ديودهاي قدرت
در حالت ايده آل
ديود نبايد هيچ زماني بازيابي معكوسي داشته باشد كه هزينه ساخت ديود را افزايش مي
دهد . در بسياري از كاربردهاي اثرات زمان بازيابي معكوس چندان اهميت ندارند و مي
توان از ديود از ديودهاي ارزان استفاده كرد . بسته به مشخصه هاي بازيابي و روشهاي
ساخت ، ديودهاي قدرت را به سه گروه مي توان تقسيم كرد . مشخصه ها و محدوديت هاي
عملي هر گروه كاربردشان را مشخص مي كند .
1-
ديودهاي استاندارد يا همه منظوره
2-
ديودهاي بازيابي سريع
3-
ديودهاي شاتكي
ديودهاي همه
منظوره
ديودهاي يكسو
كننده همه منظوره زمان بازيابي معكوس نسبتاً زيادي دارند كه در حدودs μ 25 است و در كاربردهاي سرعت پايين بكار
مي روند كه زمان بازيابي چندان اهميتي ندارد (براي مثال در يكسو كننده ها و
مبدلهاي ديودي در كاربردهاي فركانس رودي كم تا 1KHz ومبدلهاي
كموتاسيون خط ) .محدوده جريان اين ديودها
از كمتر از يك آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ 50v تا حدود 5kv
مي باشد . اين ديودها معمولاً به روش ديفيوژن ساخته مي شوند . با اين وجود يكسو
كننده هاي آلياژي كه در منابع تغذيه دستگاههاي جوشكاري بكار مي روند از لحاظ هزينه
به صرفه تر هستند و محدوده كاري آنها تا 300A و 1000V
مي رسد .
ديودهاي بازيابي
سريع
ديودهاي بازيابي
سريع زمان بازيابي كوچكي (به طور معمول كمتر از s μ ) دارند .
اين ديودها در مدارهاي مبدل dc به dc,dc,dc به ac
كه سرعت بازيابي اغلب اهميت بحراني اي دارد بكار مي روند . محدوده جرياني كاركرد
اين ديودها از كمتر از يك آمپر تا چند صد آمپر و محدوده ولتاژشان از 50 v
تا حدود 3kv
است .
براي محدوده ولتاژ
بالاي 400v
،ديودهاي بازيابي سريع عموماً به روش ديفيوژن ساخته مي شوند و زمان بازيابي
بوسيله ديفيوژن طلا يا پلاتين كنترل مي شود . براي محدوده ولتاژ كمتر از 400 v
ديودهاي اپي تكسال سرعت كليد زني بيشتري نسبت به ديودهاي ديفيوژني دارند . ديودهاي
اپي تكسال پهناي بيس كمي دارند كه باعث
مي شود زمان بازيابي كوچكي در حدود 50ns داشته باشند .
ديودهاي شاتكي
مشكل ذخيره بار در
پيوند p-n
در ديودهاي شاتكي حذف (يا حداقل ) شده است . اين كار از طريق ايجاد يك سد پتانسيل
كه ميان يك فلز و يك نيمه هادي متصل
مي شود ، انجام مي پذيرد . يك لايه فلزي روي يك لايه اپي تكسيال باريك از
سيليكون نوع n
قرار داده مي شوند . سد پتانسيل رفتار يك پيوند p-n را شبيه سازي مي كند . عمل
يكسو كنندگي فقط به حاملهاي اكثريت بستگي دارد و در نتيجه حاملهاي اقليت اضافي اي
براي تركيب شدن وجود ندارند . اثر بازريابي منحصراً به خاطر ظرفيت خازني خودپيوند
نيمه هادي است .
بار الكتريكي
بازيابي يافته در يك شاتكي خيلي كمتر از يك ديود پيوند p-n معادل است . از انجايي كه اين
بار ناشي از ظرفيت خازني پيوند است تا حد زيادي مستقل از di/dt معكوس مي باشد . ديودهاي شاتكي
افت ولتاژ مستقيم نسبتاً كوچكي دارند .
جريان نشتي
ديودهاي شاتكي بيشتر از ديودهاي پيوند p-n است . يك ديود شاتكي با ولتاژ هدايت نسبتاً كم ، جريان نشتي
نسبتاً زيادي دارد و برعكس . در نتيجه حداكثر ولتاژ مجاز آن معمولاً به 100v
محدود مي شود . محدوده جريان كاري ديودهاي شاتكي از 1 تا 300A
مي باشد . ديودهاي شاتكي براي بكار گيري در منابع تغذيه dc با ولتاژ كم و جريان بالا ايده
آل هستند . اگر چه به منظور بالا بردن بازده ، اين ديودها در منابع تغذيه با جريان
كم نيز استفاده مي شوند .
اثرات زمان
بازيابي معكوس و مستقيم
اهميت اين
پارامترها را مي توان از روي شكل توضيح داد . اگر كليد sw در لحظه t=o بسته شود و به حد كافي بسته باقي بماند ، يك جريان حالت
پايدار از بار خواهد گذشت و ديود هرز گرد Dm جريان خواهد يافت . حالا اگر كليد دوباره در t= t1 بسته شود ديود Dm مثل يك اتصال كوتا
ه عمل مي كند . سرعت افزايش جريان مستقيم كليد (و ديود D1) و سرعت كاهش جريان مستقيم ديود Dm خيلي زياد خواهد بود و به بي نهايت ميل مي كند
. پيك جريان معكوس ديود Dm مي تواند خيلي زياد باشد و ديود هاي D1 و Dm ممكن است آسيب
ببيند .
اين مشكل را اغلب
مي توان با اتصال يك سلف Ls محدود كننده di /dt حل كرد .
ديودهاي واقعي به
زمان معيني براي روشن شدن نياز دارند تا اينكه تمامي سطح پيوند رسانا شود و di/dt بايد كم نگه داشته
شود تا محدوديت زمان روشن شدن رعايت شود . اين زمان گاهي اوقات با نام زمان باز
يابي مستقيم tf نيز ذكر مي شود .
انواع تريستورها
تريستورها تقريبا
تنها به روش تزريق ساخته مي شوند . جريان آند براي انتشار از نزديكي گيت به تمام
سطح پيوند ( هنگامي كه سيگنال جهت روشن كردن تريستور اعمال مي شود ) به زمان معيني
نياز دارد .
سازندگان براي
كنترل di/ dt
، زمان روشن شدن و زمان خاموش شدن ، از ساختارهاي متفاوتي براي گيت استفاده مي
كنند . تريستورها بسته به ساختار فيزيكي و محوه روشن و خاموش شدن ، به 9 دسته زير
تقسيم مي شوند :
1-
تريستورهاي كنترل فاز ( SCR )
2-
تريستورهاي كليد زني سريع ( SCR )
3-
تريستورهاي خاموش شونده با گيت ( GTO)
4-
تريستورهاي سه قطبيدو جهته ( TRIAC )
5-
تريستورهاي هدايت معكوس ( RCT )