一、PN结与电力二极管的工作原理

基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样。

由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装。

图1  电力二极管的外形、结构和电气图形符号

a）外形b）结构c）电气图形符号

PN结的状态

二极管的基本原理就在于PN结的单向导电性这一主要特征。

PN结的反向击穿（两种形式）

（1） 雪崩击穿

（2） 齐纳击穿

（3） 均可能导致热击穿

PN结的电容效应：

（1） PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容CJ，又称为微分电容。

（2） 结电容按其产生机制和作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD。

（3） 电容影响PN结的工作频率，尤其是高速的开关状态。

图2  电力二极管及模块

二、电力二极管的主要参数

1.正向平均电流IF（AV）

额定电流：在指定的管壳温度（简称壳温，用TC表示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值

正向平均电流是按照电流的发热效应来定义的，因此使用时应按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量。

换算关系：

当用在频率较高的场合时，开关损耗造成的发热往往不能忽略

当采用反向漏电流较大的电力二极管时，其断态损耗造成的发热效应也不小。

但是在实际的变流电路中，流过器件的电流不可能正好是正弦半波电流，因此在设计电路，选取器件的时候，要按照实际电路中电流的有效值与正弦半波有效值相等的原则，再换算成平均值计算得出器件的额定电流。

具体的工频正弦半波电流在一个周期内的波形如图3所示：

图3 正弦半波电流波形图

该波形在一个周期内的表达式为：

2.正向压降UF

指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降

有时参数表中也给出在指定温度下流过某一瞬态正向大电流时器件的最大瞬时正向压降

3.反向重复峰值电压URRM

指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压

通常是其雪崩击穿电压UB的2/3

使用时，往往按照电路中电力二极管可能承受的反向最高峰值电压的两倍来选定

4.最高工作结温TJM

结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示

最高工作结温是指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度

TJM通常在125~175ºC范围之内

5.反向恢复时间trr

trr=td+tf，关断过程中，电流降到0起到恢复反响阻断能力止的时间

6.浪涌电流IFSM

指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过电流。

三、电力二极管使用注意事项

（1）必须保证规定的冷却条件，如强迫风冷。如不能满足规定的冷却条件，必须降低使用的容量。如规定风冷元件使用在自冷条件时，只允许用到额定电流的1/3左右。

（2）平板形元件的散热器一般不应自行拆装。

（3）严禁用兆欧表检查元件的绝缘情况。如需检查整机的耐压，应将元件短接。

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