一、PN結(jié)與電力二極管的工作原理
基本結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路中的二極管一樣。由一個(gè)面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的。從外形上看，主要有螺栓型和平板型兩種封裝。
圖1 ?電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)
a）外形b）結(jié)構(gòu)c）電氣圖形符號(hào)
PN結(jié)的狀態(tài)
二極管的基本原理就在于PN結(jié)的單向?qū)щ娦赃@一主要特征。
PN結(jié)的反向擊穿（兩種形式）
（1） 雪崩擊穿
（2） 齊納擊穿
（3） 均可能導(dǎo)致熱擊穿
PN結(jié)的電容效應(yīng)：
（1） PN結(jié)的電荷量隨外加電壓而變化，呈現(xiàn)電容效應(yīng)，稱為結(jié)電容CJ，又稱為微分電容。
（2） 結(jié)電容按其產(chǎn)生機(jī)制和作用的差別分為勢(shì)壘電容CB和擴(kuò)散電容CD。
（3） 電容影響PN結(jié)的工作頻率，尤其是高速的開關(guān)狀態(tài)。
圖2 ?電力二極管及模塊
二、電力二極管的主要參數(shù)
1.正向平均電流IF（AV）
額定電流：在指定的管殼溫度（簡(jiǎn)稱殼溫，用TC表示）和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值
正向平均電流是按照電流的發(fā)熱效應(yīng)來定義的，因此使用時(shí)應(yīng)按有效值相等的原則來選取電流定額，并應(yīng)留有一定的裕量。
換算關(guān)系：
當(dāng)用在頻率較高的場(chǎng)合時(shí)，開關(guān)損耗造成的發(fā)熱往往不能忽略
當(dāng)采用反向漏電流較大的電力二極管時(shí)，其斷態(tài)損耗造成的發(fā)熱效應(yīng)也不小。
但是在實(shí)際的變流電路中，流過器件的電流不可能正好是正弦半波電流，因此在設(shè)計(jì)電路，選取器件的時(shí)候，要按照實(shí)際電路中電流的有效值與正弦半波有效值相等的原則，再換算成平均值計(jì)算得出器件的額定電流。
具體的工頻正弦半波電流在一個(gè)周期內(nèi)的波形如圖3所示：
圖3 正弦半波電流波形圖
該波形在一個(gè)周期內(nèi)的表達(dá)式為：
2.正向壓降UF
指電力二極管在指定溫度下，流過某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時(shí)對(duì)應(yīng)的正向壓降
有時(shí)參數(shù)表中也給出在指定溫度下流過某一瞬態(tài)正向大電流時(shí)器件的最大瞬時(shí)正向壓降
3.反向重復(fù)峰值電壓URRM
指對(duì)電力二極管所能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓
通常是其雪崩擊穿電壓UB的2/3
使用時(shí)，往往按照電路中電力二極管可能承受的反向最高峰值電壓的兩倍來選定
4.最高工作結(jié)溫TJM
結(jié)溫是指管芯PN結(jié)的平均溫度，用TJ表示
最高工作結(jié)溫是指在PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受的最高平均溫度
TJM通常在125~175oC范圍之內(nèi)
5.反向恢復(fù)時(shí)間trr
trr=td+tf，關(guān)斷過程中，電流降到0起到恢復(fù)反響阻斷能力止的時(shí)間
6.浪涌電流IFSM
指電力二極管所能承受最大的連續(xù)一個(gè)或幾個(gè)工頻周期的過電流。
三、電力二極管使用注意事項(xiàng)
（1）必須保證規(guī)定的冷卻條件，如強(qiáng)迫風(fēng)冷。如不能滿足規(guī)定的冷卻條件，必須降低使用的容量。如規(guī)定風(fēng)冷元件使用在自冷條件時(shí)，只允許用到額定電流的1/3左右。
（2）平板形元件的散熱器一般不應(yīng)自行拆裝。
（3）嚴(yán)禁用兆歐表檢查元件的絕緣情況。如需檢查整機(jī)的耐壓，應(yīng)將元件短接。