1、電力二極管的結構及工作原理

電力二極管（PowerDiode，PD）是指可以承受高電壓、大電流，具有較大耗散功率的二極管，它與其他電力電子器件相配合，作為整流、續(xù)流、電壓隔離、鉗位或保護元件，在各種變流電路中發(fā)揮著重要作用。

電力二極管與小功率電力二極管的結構、工作原理和伏安特性相似，但它的主要參數(shù)的規(guī)定、選擇原則等不盡相同，使用時應當引起注意。

電力二極管的內(nèi)部結構也是一個PN結，其面積較大，最新研制出的特殊二極管如快速恢復二極管，在制作工藝上有新的突破，使開關時間大為減少。

電力二極管引出兩個極，分別稱為陽極A和陰極K，使用的符號也與中、小功率電力二極管一樣，如圖2.1所示。由于電力二極管的功耗較大，它的外形有螺旋式和平板式兩種。螺旋式二極管的陽極緊拴在散熱器上。平板式二極管又分為風冷式和水冷式，它的陽極和陰極分別由兩個彼此絕緣的散熱器緊緊夾住。

圖1電力二極管的外形、結構和電氣圖形符號

a）外形b）結構c）電氣圖形符號

PN結的反向截止狀態(tài)，PN結的單向導電性；

PN結的反向擊穿：

有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種形式，可能導致熱擊穿。

PN結的電容效應：

PN結的電荷量隨外加電壓而變化，呈現(xiàn)電容效應，稱為結電容CJ，又稱為微分電容。結電容按其產(chǎn)生機制和作用的差別分為勢壘電容CB和擴散電容CD勢壘電容只在外加電壓變化時才起作用，外加電壓頻率越高，勢壘電容作用越明顯。勢壘電容的大小與PN結截面積成正比，與阻擋層厚度成反比而擴散電容僅在正向偏置時起作用。在正向偏置時，當正向電壓較低時，勢壘電容為主正向電壓較高時，擴散電容為結電容主要成分結電容影響PN結的工作頻率，特別是在高速開關的狀態(tài)下，可能使其單向導電性變差，甚至不能工作，應用時應加以注意。

造成電力二極管和信息電子電路中的普通二極管區(qū)別的一些因素：

正向導通時要流過很大的電流，其電流密度較大，因而額外載流子的注入水平較高，電導調(diào)制效應不能忽略引線和焊接電阻的壓降等都有明顯的影響承受的電流變化率di/dt較大，因而其引線和器件自身的電感效應也會有較大影響。為了提高反向耐壓，其摻雜濃度低也造成正向壓降較大。

2、電力二極管的基本特性

1）靜態(tài)特性

主要指其伏安特性

當電力二極管承受的正向電壓大到一定值（門檻電壓UTO），正向電流才開始明顯增加，處于穩(wěn)定導通狀態(tài)。與正向電流IF對應的電力二極管兩端的電壓UF即為其正向電壓降。當電力二極管承受反向電壓時，只有少子引起的微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。

2）動態(tài)特性

動態(tài)特性--因結電容的存在，三種狀態(tài)之間的轉換必然有一個過渡過程，此過程中的電壓-電流特性是隨時間變化的。

開關特性--反映通態(tài)和斷態(tài)之間的轉換過程。

關斷過程：

須經(jīng)過一段短暫的時間才能重新獲得反向阻斷能力，進入截止狀態(tài)。

在關斷之前有較大的反向電流出現(xiàn)，并伴隨有明顯的反向電壓過沖。