1、功率二極管的正向導通等效電路

等效電路

說明：

二極管正向導通時可用一電壓降等效，該電壓與溫度和所流過的電流有關，溫度升高，該電壓變小；電流增加，該電壓增加。詳細的關系曲線可從制造商的手冊中獲得。2、功率二極管的反向截止等效電路

等效電路!

說明：

二極管反向截止時可用一電容等效，其容量與所加的反向電壓、環境溫度等有關，大小可從制造商的手冊中獲得。3、功率二極管的穩態特性總結

功率二極管穩態時的電流/電壓曲線

說明：

二極管正向導通時的穩態工作點：

當Vin >>Vd 時，有：

而Vd對于不同的二極管，其范圍為0.35V~2V。

二極管反向截止時的穩態工作點：Id≈0，Vd = -Vin

穩態特性總結：

是一單向導電器件（無正向阻斷能力）；為不可控器件，由其兩斷電壓的極性控制通斷，無其它外部控制；普通二極管的功率容量很大，但頻率很低；

開關二極管有三種，其穩態特性和開關特性不同：-- 快恢復二極管；-- 超快恢復，軟恢復二極管；-- 蕭特基二極管（反向阻斷電壓降＜＜200V，無反向恢復問題）；

器件的正向電流額定是用它的平均值來標稱的，只要實際的電流平均值沒有超過其額定值，保證散熱沒問題，則器件就是安全的；

器件的通態電壓呈負溫度系數，故不能直接并聯使用；目前的 SiC 功率二極管器件，其反向恢復特性非常好。4、功率二極管的開通和關斷過程原理

開通和關斷過程實驗電路

二極管兩端的電壓和流過的電流：

開關過程原理：

開通過程[ t1 ~ t2 ]：

在 t1 前，二極管工作于截止狀態，t1 時，理想開關關斷，二極管的電流開始上升，對反偏二極管的結電容充電，使二極管的電壓也開始上升，因PN 結耗盡區的工作機理（詳細見半導體物理），使電壓的上升比電流的上升要慢很多，電壓正偏后，還會有一個幾伏-幾十伏的正向電壓峰值，然后才進入穩定的正向導通狀態。

關斷過程[ t3 ~ t5 ]：

在 t3 前，二極管工作于導通狀態，t3 時，理想開關開通，二極管的電流開始下降，因為少子電荷在正向電流降為零時仍存在，故二極管的電壓仍維持正偏，為使其承受反向阻斷的能力，必需將這些少子電荷抽掉，t3-t4 是抽走反向電荷的階段，在t4時刻，二極管可開始反向阻斷，t4-t5則是對二極管結電容（耗盡區）進行充電的過程，直到二極管完全承受外部所加的反向電壓，進入穩定的反向截止狀態。

實際的開通過程較短，分析時一般可忽略。通常可只分析關斷過程，器件商會給出反向恢復時間和反向恢復電荷等參數。5、功率二極管的功率損耗公式

導通損耗：

容性開通損耗：

開關損耗：

開通損耗：通常可忽略。關斷損耗：無公式，但存在。

對于低電壓輸出的開關電源，二極管的最大損耗是導通損耗。6、功率二極管的選擇原則與步驟

選擇原則

1、根據電源規格，設計的工作頻率等，合理選擇：-- 高電壓應用，當選用快恢復和超快恢復二極管；-- 15V 以下電源中的輸出整流二極管應盡可能選蕭特基；

2、選擇時，如工作電流較大，則在相同的器件額定參數下，-- 應盡可能選擇正向導通電壓小的二極管；-- 應盡可能選擇反響恢復快或軟恢復的二極管；-- 應盡可能選擇蕭特基二極管。

選擇步驟

1、根據電源規格，計算所選變換器中二極管的穩態參數：-- 反向阻斷電壓最大值；-- 最大的正向電流平均值；

2、從器件商的DATASHEET 中選擇合適的二極管，可多選一些以便實驗時比較；

3、從所選的二極管的其它參數，如正向通態壓降，反向恢復時間等等，估算其工作時的最大損耗，與其它元器件的損耗一起，估算變換器的效率；

4、由實驗選擇最終的二極管器件。

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