在這篇文章中,小編將對二極管的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進對它的了解程度,和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。
一、二極管分析
分析二極管電路最簡單(也是最不準(zhǔn)確)的方法是假設(shè)二極管是一個壓控開關(guān),充當(dāng)完美的電流單向閥。如果這個“開關(guān)”上的電壓大于 0 V,電流就會自由流動,沒有任何電阻或壓降。如果“開關(guān)”兩端的電壓小于或等于 0 V,則沒有電流流動。
此類分析的第一步是假設(shè)二極管導(dǎo)通或不導(dǎo)通。任何一種假設(shè)都會得出正確的結(jié)果,因此請做出您最好的猜測。如果假設(shè)二極管導(dǎo)通,則將二極管保留在原理圖中,但將其視為一根電線。如果認為它不導(dǎo)電,則將其替換為開路。
現(xiàn)在繼續(xù)分析,并檢查是否有有意義的結(jié)果。如果假設(shè)開路兩端的電壓大于零,則假設(shè)是錯誤的——二極管實際上是導(dǎo)通的。如果流經(jīng)導(dǎo)電二極管的電流從陰極流向陽極,則該假設(shè)是錯誤的 - 我們將分析限制于正向?qū)ǘO管,因此從陰極流向陽極的電流表明該二極管實際上不導(dǎo)電。
頂部的原理圖代表原始電路。在左下角,二極管被假定為不導(dǎo)通,并已被開路取代。在右下角,假設(shè)二極管處于導(dǎo)通狀態(tài),并已被零電阻連接所取代。
這種方法可能看起來相當(dāng)原始,但它實際上是執(zhí)行快速初步分析的便捷方法。當(dāng)電路涉及的電壓相對于典型二極管正向電壓相當(dāng)大時,或者當(dāng)電路包含多個二極管并且主要關(guān)心的是確定哪些二極管正在導(dǎo)通時,它特別有用。
二、二極管串聯(lián)分析
二極管串聯(lián)時,需要注意靜態(tài)截止電壓和動態(tài)截止電壓的對稱分布。
在靜態(tài)時,由于串聯(lián)各元件的截止漏電流具有不同的制造偏差,導(dǎo)致具有最小漏電流的元件承受了最大的電壓,甚至達到擎住狀態(tài)。但只要元件具有足夠的擎住穩(wěn)定性,則無必要在線路中采用均壓電阻。只有當(dāng)截止電壓大于1200V的元件串聯(lián)時,一般來說才有必要外加一個并聯(lián)電阻。
假設(shè)截止漏電流不隨電壓變化,同時忽略電阻的誤差,則對于n個具有給定截止電壓VR的二極管的串聯(lián)電路,我們可以得到一個簡化的計算電阻的公式:
式(1.15)中,Vm是串聯(lián)電路中電壓的最大值,△Ir是二極管漏電流的最大偏差,條件是運行溫度為最大值。
我們可以做一個安全的假設(shè):
式(1.16)中,Irm是由制造商所給定的。
利用以上估計,電阻中的電流大約是二極管漏電流的六倍。
經(jīng)驗表明,當(dāng)流經(jīng)電阻的電流約為最大截止電壓下二極管漏電流的三倍時,該電阻值便是足夠的。但即使在此條件下,電阻中仍會出現(xiàn)可觀的損耗。
原則上,動態(tài)的電壓分布不同于靜態(tài)的電壓分布。如果一個二極管pn結(jié)的載流子小時得比另外一個要快,那么它也就更早地承受電壓。
如果忽略電容的偏差,那么在n個給定截止電壓值Vr的二極管相串聯(lián)時,我們可以采用一個簡化的計算并聯(lián)電容的方法:
式(1.17)中,△QRR是二極管存儲電量的最大偏差。
我們可以做一個充分安全的假設(shè):
條件是所有的二極管均出自同一個制造批號?!鱍RR由半導(dǎo)體制造商所給出。除了續(xù)流二極管關(guān)斷時出現(xiàn)的存儲電量之外,在電容中存儲的電量也同樣需要由正在開通的IGBT來接替。根據(jù)上述設(shè)計公式,我們發(fā)現(xiàn)總的存儲電量值可能會達到單個二極管的存儲電量的兩倍。
一般來說,續(xù)流二極管的串聯(lián)電流并不多見,原因是存在下列附件的損耗源:
pn結(jié)的n重擴散電壓;
并聯(lián)電阻中的損耗;
需要由IGBT接替的附加存儲電量;
由RC電路而導(dǎo)致的元件的增加。
所以在高截止電壓的二極管可以被采用時,一般不采用串聯(lián)方案。
唯一的例外是,當(dāng)應(yīng)用電路要求很短的開關(guān)時間和很低的存儲電量時,這兩點正好是低耐壓二極管所具備的。當(dāng)然此時系統(tǒng)的通態(tài)損耗也會大大增加。
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