(495)510-98-15
Меню
Главная »  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

пример, вода, антифриз, трансформаторное масло, синтетические диэлектрические жидкости. В последние годы широкое применение получило испарительное охлаждение, основанное на отводе теплоты за счет образования пузырей пара у теплоотводящей поверхности охладителя. Образовавшийся пар поступает в теплообменник, связанный с внешней средой. Система испарительного охлаждения основана на принципе непрерывного замкнутого цикла: испарение жидкости в корпусе диода в результате его нагрева в процессе работы конденсация паров в теплообменнике вследствие охлаждения - поступление охлажденной-жидкости вновь к нагретой поверхности. В качестве жидкости при испарительном охлаждении применяют воду, этиловый спирт, фреон.

Другая особенность мощных диодов - необходимость их защиты от кратко временных перенапряжений, возникающих при резких сбросах нагрузки, коммутационных и аварийных режимах, а также атмосферных воздействиях. При этом диоду прикладывается в обратном направление помимо напряжения, обусловленного схемо (на которое производится выбор диодов), до полнительный импульс напряжения. При от сутствии защитных мер диод может выйти и строя.

Выход диода из строя связан вначале электрическим пробоем р-га-перехода, которьг затем переходит в тепловой пробой, проис ходящий часто не внутри р-га-перехода, а месте выхода его на поверхность кристалла Причина заключается в том, что в реально-диоде в месте выхода /j-ra-перехода на поверх ность имеются участки, в которых существенн сужена область объемного заряда. Это об~ словливается рядом факторов (нарушени структуры кристалла, различные загрязнени поверхности и т. д.). Естественно, что напр женность поля в этих участках выше, а напр жение электрического пробоя ниже, чем вну ри р-я-перехода. Поэтому при перенапряж ниях возникает электрический пробой р-п-пер хода в этих участках и весь обратный ток проходит через ни Плотность тока достигает достаточно больших значений даже пр сравнительно небольших обратных токах. Температура в участ пробоя резко повышается, что в конечном счете приводит к тепл вому пробою и расплавлению кремния вблизи участка пробоя.

Таким образом, защита силового диода от перенапряжений з ключается в переводе возможного электрического пробоя р-я-пер


Рис. 1.15. Конструкция мощного кремниевого диода ВЛ-200: / - внешний гибкий вывод (анод); 2 - стакан;

3 - стеклянный изолятор;

4 - внутренний гибкий вывод анода; 5 - корпус; 6 - чашечка; 7 - кристалл с р-п-переходом; 8 - кристаллодержатель (катод); 9 - шпилька для крепления к радиатору



а с поверхностных участков в объемные. Поверхностный пробой траняют за счет создания косого среза (фаски) по поверхности пластины монокристалла и применения так называемого метода защитного тоЛьЦа (рис. 1.16, а). Метод основан на внесении меньшей концентра-и акцепторной примеси в периферийную кольцевую часть монокристалла по сравнению с внутренней. В связи с этим концентрация основных носителей заряда в периферийной части р-области будет меньшей, а толщина слоя объемного заряда (ширина р-я-перехода) -большей, чем в центральной части. Благодаря указанным мерам напряженность поля на наружной поверхности р-я-перехода будет существенно меньшей, чем в его внутренней области. При наличии перенапряжений возможный электрический пробой р-я-перехода может произойти только в объемной части, причем, пробой носит лавинный характер. Поэтому силовые диоды с такой р-га-структурой называют лавинными. Обратная ветвь вольт-амперной характеристики лавинного диода показана на рис. 1.16, б (кривая /). Там же приведена обратная ветвь вольт-амперной характеристики обычного диода (кривая 2).

Перенос возможного электрического пробоя в объемную часть перехода обеспечивает не только повышение и стабильность уровня напряжения лавинного пробоя Uл, но и значительное повышение мощности, рассеиваемой прибором при обратном напряжении благодаря его способности пропускать достаточно

большой обратный ток без перегрева локальных участков. Последнее достигается тем, что лавинный пробой р-я-перехода носит объемный характер, распределяясь по большому числу микроканалов. Лишь при значительном обратном токе, когда пробой охватывает всю объемную часть перехода, в принципе возможен перегрев прибора и выход его из строя вследствие теплового пробоя. Поэтому действие импульсов перенапряжения должно быть кратковременным даже в случае применения лавинных диодов.

Рассмотрим подробнее параметры, характеризующие загруз-к У мощных диодов по току и напряжению и являющиеся важнейшими при их применении.

К0ВЗЯ загРУзка диода зависит от теплового режима работы его

пРовЭДниковой структуры и характеризуется максимально до-никахМЫМ Средним значением прямого тока /а тах доп. В справоч-/ к на ДИ0ДЬ1 указывается предельный прямой ток протеТОГ>Ыи представляет собой среднее за период значение длительно пРи па\/ЮЩеГ°1 Чорез ДИОд импульсов тока синусоидальной формы максима Х В (п°лупериод) и частоте 50 Гц. Току /п соответствует льно допустимая температура нагрева полупроводниковой

Рис. 1.16. Полупроводниковая р-ге-струк-тура лавинного диода (а) и обратная ветвь его вольт-амперной характеристики (б)



структуры в условиях охлаждения, оговариваемых в справочника на диоды.

Поскольку основным критерием токовой загрузки диода являете* допустимая температура его полупроводниковой структуры, отличи /ашахД0П от /п зависит от конкретных условий охлаждения в ре альном устройстве. Важную роль при выборе токовой нагрузи] играет форма кривой тока, протекающего через диод, и частота' Так, например, при той же форме кривой прямого тока, для которое указывается ток /п, но частоте, много меньшей 50 Гц, cyuiecTEeimd будут сказываться колебан-ия температуры полупроводниковой струк' туры, обусловливаемые повышением температуры при протекание импульсов тока и ее понижением при охлаждении в токовых паузах; Максимальное значение температуры может превысить допустимое] что приводит нередко к повреждению прибора. При этом той j а тахдоп следует выбирать меньше тока /п. Данные для выбора1 диодов по току, соответствующие конкретным видам кривой проте] кающего тока, приводятся в справочниках. В основу расчетов поло жена мощность потерь в полупроводниковой структуре диода в процессе его работы. В подавляющем большинстве случаев ток /п явля ется предельно допустимым параметром использования диода по ток при длительной работе.

Мощные диоды характеризуются также токовыми параметрам режима перегрузки и аварийного режима (ток рабочей перегрузк: ток аварийной перегрузки, ударный ток). Током рабоче перегрузки /р-п называют среднее значение тока диода, н] вызывающего превышения максимально допустимой температур полупроводниковой структуры из-за малого (указываемого в спр вочниках) времени его протекания (/Р.п>/а max доп)- Ток аварийной перегрузки /а.п соответствует среднее за чение прямого тока, воздействие которого допускается лишь огр; ничейное число раз за время службы прибора (/а,п > /р.п)- При это предполагается принятие защитных мер от выхода диода из строя Ударный ток /уд определяет максимальную амплитуду и: пульса аварийного тока синусоидальной формы длительностью 10 м при нормируемой начальной температуре полупроводниковой стру туры без последующего приложения обратного напряжения (7УД ~>1 & max доп)- При этом предполагается, что ко времени окончан действия ударного тока средства защиты успевают исключить дал нейшее протекание тока через диод.

Специфика работы мощных диодов проявляется и в необходимое более тщательного подхода к их выбору по обратному напряжени

В процессе работы к диоду могут прикладываться периодичес: повторяющиеся дополнительные перенапряжения, обусло] ливаемые внутренними факторами (например, при переходе дио, из открытого состояния в закрытое), а также случайные н е п о торяющиеся перенапряжения, вызываемые внешними прич; нами (атмосферными воздействиями или перенапряжениями в пита щей сети). В связи с этим для выбора диода по напряжению испо. зуют три каталожных параметра: рекомендуемое раб



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.