外加正向電壓時(shí),在正向特性的起始部分,正向電壓很小,不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場的阻擋作用,正向電流幾乎為零,這一段稱為死區(qū)。這個(gè)不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后,PN結(jié)內(nèi)電場被克服,二極管正向?qū)?,電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi),導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變,這個(gè)電壓稱為二極管的正向電壓。當(dāng)二極管兩端的正向電壓超過一定數(shù)值 ,內(nèi)電場很快被削弱,特性電流迅速增長,二極管正向?qū)ā?叫做門坎電壓或閾值電壓,硅管約為0.5V,鍺管約為0.1V。硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.6~0.8V,鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.2~0.3V。 高電壓二極管模塊采用優(yōu)化封裝設(shè)計(jì),耐壓可達(dá)數(shù)千伏,適用于工業(yè)變頻器和高壓電源。重慶SEMIKRON賽米控二極管
肖特基二極管模塊以其極低的正向壓降(0.3-0.5V)和近乎無反向恢復(fù)時(shí)間的特性,成為高頻開關(guān)電源的理想選擇。這類模塊通?;诠杌蛱蓟璨牧?,適用于DC-DC轉(zhuǎn)換器、通信電源和服務(wù)器供電系統(tǒng)。例如,在數(shù)據(jù)中心中,肖特基模塊可明顯降低48V-12V轉(zhuǎn)換級的能量損耗,提升整體能效。然而,肖特基二極管的漏電流較大,耐壓能力相對較低(一般不超過200V),因此在高電壓應(yīng)用中需謹(jǐn)慎選擇?,F(xiàn)代肖特基模塊通過優(yōu)化金屬-半導(dǎo)體接觸工藝和集成溫度保護(hù)功能,進(jìn)一步提升了其可靠性和適用場景。 雙基極二極管代理賽米控快速恢復(fù)二極管模塊可降低開關(guān)損耗,提升系統(tǒng)效率,是光伏逆變器和UPS電源的理想選擇。
整流二極管模塊是AC-DC轉(zhuǎn)換的重要器件,廣泛應(yīng)用于工業(yè)電源、充電樁和電鍍設(shè)備。這類模塊需具備高電流承載能力(可達(dá)數(shù)千安培)和優(yōu)異的抗浪涌性能,以應(yīng)對啟動(dòng)瞬間的電流沖擊。例如,在電解鋁行業(yè)中,大功率整流模塊需持續(xù)工作在低電壓、大電流條件下,其散熱設(shè)計(jì)和并聯(lián)均流技術(shù)至關(guān)重要。現(xiàn)代整流模塊常采用銅基板和水冷散熱結(jié)構(gòu),以降低熱阻并提高功率密度。此外,模塊化設(shè)計(jì)還簡化了維護(hù)流程,可通過快速更換故障單元減少停機(jī)時(shí)間。
二極管的主要原理就是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦?,在PN結(jié)上加上引線和封裝就成了一個(gè)二極管。晶體二極管為一個(gè)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成的PN結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí),PN結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子空穴對,產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。PN結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。 二極管模塊的正向壓降隨溫度升高而減小,常溫下硅管約 0.7V,100℃時(shí)可能降至 0.5V。
新一代智能模塊(如ST的ACEPACK Smart Diode)集成溫度傳感器和電流檢測。其原理是在DBC基板上嵌入鉑電阻(Pt1000),通過ADC將溫度信號(hào)數(shù)字化(精度±1℃)。電流檢測則利用模塊引線框的寄生電阻(Rsense≈0.5mΩ),配合差分放大器提取mV級壓降。數(shù)據(jù)通過ISO-CLART隔離芯片傳輸至MCU,實(shí)現(xiàn)結(jié)溫預(yù)測和健康狀態(tài)(SOH)評估。某電動(dòng)汽車OBC模塊實(shí)測表明,該技術(shù)可使過溫保護(hù)響應(yīng)時(shí)間從秒級縮短至10ms,預(yù)防90%以上的熱失效故障。 英飛凌二極管模塊集成快速恢復(fù)二極管,優(yōu)化開關(guān)性能,大幅降低EMI干擾,提升系統(tǒng)效率。云南Infineon英飛凌二極管
浪涌沖擊下,二極管模塊的玻璃鈍化層可能出現(xiàn)微裂紋,需通過耐壓測試篩查。重慶SEMIKRON賽米控二極管
二極管模塊在電動(dòng)汽車中的高壓整流與隔離電動(dòng)汽車的OBC(車載充電機(jī))和DC-DC轉(zhuǎn)換器依賴高壓二極管模塊實(shí)現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換。例如,碳化硅(SiC)肖特基二極管模塊可承受1200V以上電壓,開關(guān)損耗比硅器件降低70%,明顯提升充電速度并減少散熱需求。在電池管理系統(tǒng)(BMS)中,隔離二極管模塊防止不同電池組間的異常電流倒灌,確保高壓安全。模塊的環(huán)氧樹脂密封和銅基板設(shè)計(jì)滿足車規(guī)級抗震、防潮要求(如AEC-Q101認(rèn)證),適應(yīng)嚴(yán)苛的汽車電子環(huán)境。未來,隨著800V高壓平臺(tái)普及,SiC和GaN二極管模塊將成為主流。 重慶SEMIKRON賽米控二極管