討論二極管新技術(shù)及其應(yīng)用

新型超快速軟恢復(fù)二極管是能夠以高換向速率工作的二極管。它具有較低的反向恢復(fù)電流，并且具有出色的動(dòng)態(tài)特性。在本文中，我們將討論這些新技術(shù)及其應(yīng)用。

當(dāng)將壓裝式IGBT用作逆變器，轉(zhuǎn)換器或斬波電路中的開(kāi)關(guān)組件時(shí)，需要適當(dāng)?shù)亩O管來(lái)維持來(lái)自其電感性負(fù)載的電流，例如電動(dòng)機(jī)，變壓器或感應(yīng)加熱器。為了減少開(kāi)關(guān)能量損失，建議以快速的電流變化率（di / dt）打開(kāi)壓裝IGBT，但這對(duì)二極管的開(kāi)關(guān)性能提出了更高的要求。中壓壓裝式IGBT能夠以高達(dá)10000 A / μs的極高di / dit導(dǎo)通，而不會(huì)損壞器件。但是，典型的中壓，快速恢復(fù)二極管被設(shè)計(jì)為以高達(dá)500 A / μs的反向恢復(fù)速率工作。為了利用壓裝式IGBT的快速開(kāi)關(guān)功能，需要相關(guān)的續(xù)流二極管來(lái)滿足以下要求：

• 很高的反向恢復(fù)電流變化率（di / dt> 2500 A / μs）
• 反向峰值電流Irms非常低，這也與IGBT的導(dǎo)通損耗有關(guān)
• 軟反向恢復(fù)。軟因子S = tb / ta應(yīng)大于1。
• 夾緊壓力與相關(guān)的壓裝IGBT或GCT兼容
• 低正向壓降和低泄漏電流
• 抵抗動(dòng)態(tài)雪崩。

二極管測(cè)量

對(duì)新的4.5 kV / 50 mm二極管樣品的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了一系列評(píng)估測(cè)試。在測(cè)試結(jié)果中，B型樣品在阻塞漏電流和正向壓降方面似乎最低，A型在兩者中都最高，而C型則介于兩者之間。2.5 kV / 50 mm樣品具有三種相應(yīng)的壽命控制技術(shù)，顯示出相似的特性。

圖1反向恢復(fù)測(cè)試電路

初始動(dòng)態(tài)測(cè)試使用測(cè)試儀進(jìn)行，其電路如圖1所示。正向電流IF由CF TF LF Loow產(chǎn)生，反向電流IR由CR TR LR Loop產(chǎn)生。反向恢復(fù)di / dt由可變電感器LR和線電壓VR兩者根據(jù)關(guān)系di / dt = VR / LR預(yù)先確定。

二極管應(yīng)用

憑借其出色的反向恢復(fù)特性，新型超快速恢復(fù)二極管可應(yīng)用于許多領(lǐng)域。它們的主要應(yīng)用之一是在單相或三相壓裝IGBT逆變器中用作續(xù)流二極管。圖1展示了新型超快軟恢復(fù)二極管，與三相逆變器堆中的壓裝IGBT用作反并聯(lián)續(xù)流二極管，該逆變器堆用于感應(yīng)加熱器，變速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和變壓器初級(jí)側(cè)的電壓供應(yīng)。續(xù)流二極管上更高的反向恢復(fù)di / dt和低Irm將有助于減少二極管和壓裝IGBT上的換向能量損耗，并使逆變器能夠在高工作頻率下工作。當(dāng)在PWM逆變器中使用時(shí)，新型二極管的優(yōu)勢(shì)似乎更加明顯，

圖2與三相逆變器堆棧中的壓裝IGBT一起使用的新型超快速軟恢復(fù)二極管

具有不同壽命控制技術(shù)的所有三個(gè)4.5 kV / 50 mm超快軟恢復(fù)二極管在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性方面均顯示出出色的性能。A型具有低Irm值的優(yōu)勢(shì)，而B(niǎo)型具有低正向壓降和高溫性能。與A和B相比，C型由于其較高的正向壓降和較高的反向恢復(fù)峰值電流而顯得不太有利。顯然，對(duì)于所有應(yīng)用，B型二極管都是最佳選擇。但是，如果結(jié)溫不是其工作中的主要問(wèn)題，則可以在某些特殊情況下使用A型。新的二極管類型特別適合用作壓裝IGBT組件堆棧中的續(xù)流二極管。通過(guò)使用重金屬擴(kuò)散和離子注入來(lái)控制壽命，已實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的最佳折衷。它的發(fā)展擴(kuò)大了高壓IGBT的應(yīng)用領(lǐng)域。

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