1.4 功率二极管

功率二极管属于不可控器件，由电源主回路控制其通断状态。由于其结构和工作原理简单，工作可靠，因而目前凡在将交流电变为直流电且不需要调压的场合仍广泛使用功率二极管，如交-直-交变频的整流、大功率直流电源等，特别是快恢复二极管和肖特基二极管，仍在中、高频整流和逆变以及低压高频整流场合被广泛应用。

1.4.1 功率二极管的工作原理

功率二极管是以PN结为基础的，实际上就是由一个面积较大的PN结和两端引线封装组成的。功率二极管的结构和电气图形符号如图1-46所示。

功率二极管主要有螺栓型和平板型两种封装形式，如图1-47所示。

功率二极管和电子电路中的二极管工作原理一样，即若二极管处于正向电压作用下，则PN结导通，正向管压降很小；反之，若二极管处于反向电压作用下，则PN结截止，仅有极小的可忽略的漏电流流过二极管。经实验测量可得功率二极管的伏安特性曲线，如图1-48所示。

1.4.2 功率二极管的主要参数

1．正向平均电流I F(AV)

功率二极管的正向平均电流 IF(AV)，是指在规定的管壳温度和散热条件下允许通过的最大工频正弦半波电流的平均值，元件标称的额定电流就是这个电流。实际应用中，功率二极管所流过的最大有效电流为I，则其额定电流一般选择为

式中的系数1.5～2是安全系数。

2．正向压降UF

正向压降UF是指在规定温度下，流过某一稳定正向电流时所对应的正向压降。

3．反向重复峰值电压URRM

反向重复峰值电压是功率二极管能重复施加的反向最高峰值电压，通常是其雪崩击穿电压UB的2/3。一般在选用功率二极管时，以其在电路中可能承受的反向峰值电压的两倍来选择反向重复峰值电压。

4．反向恢复时间trr

反向恢复时间是指功率二极管从所施加的反向偏置电流降至零起，到恢复反向阻断能力为止的时间。

1.4.3 功率二极管的主要类型

1．整流二极管

整流二极管多用于开关频率不高的场合，一般其开关频率在1kHz以下。整流二极管的特点是正向额定电流和反向额定电压可以达到很高，分别为几千安和几千伏，但反向恢复时间较长。

2．快速恢复二极管

快速恢复二极管的特点是恢复时间短，尤其是反向恢复时间很短，一般在5μs以内，可用于要求很小反向恢复时间的电路中，如用于与可控开关配合的高频电路中。

3．肖特基二极管

肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，其反向恢复时间更短，一般为10～40ns。肖特基二极管在正向恢复过程中不会有明显的电压过冲，在反向耐压较低的情况下正向压降也很小，明显低于快速恢复二极管，因此，其开关损耗和正向导通损耗都很小。肖特基二极管的不足是：当所承受的反向耐压提高时，其正向压降有较大幅度提高。它适用于要求较低输出电压和较低正向管压降的换流器电路中。