变频器中功率二极管结构与伏安特性

    1．结构

    功率二极管的内部是P-N或P-I-N结构，是通过扩散工艺制作的。功率二极管和普通二极管一样，具有单向导电性。图3-1(a)所示为功率二极管的电路符号，图3-1(b)所示为螺旋式二极管的外形，图3-1(c)所示为平板式二极管的外形。

    功率二极管引出两个极，分别称为阳极A和阴极K。由于功率二极管功耗较大，它的外形有螺旋式和平板式两种。螺旋式二极管的阳极紧拴在散热器上。平板式二极管又分为风冷式和水冷式，它的阳极和阴极分别由两个彼此绝缘的散热器紧紧夹住。

    2．伏安特性

    功率二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系称为伏安特性，其伏安特性曲线如图3-2所示。

    当从零逐渐增大正向电压时，开始阳极电流很小，这一段特性曲线很靠近横坐标轴。当正向电压大于0.5 V时，正向阳极电流急剧上升，管子正向导通。如果电路中不接限流元件，二极管将被烧毁。

    图3-1    功率二极管的符号和外形

   (a)功率二极管的符号；(b)螺旋式二极管的外形；(c)平板式二极管的外形

    当二极管加上反向电压时，起始段的反向漏电流也很小，而且随着反向电压增加，反向漏电流只略有增大，但当反向电压增加到反向不重复峰值电压值时，反向漏电流开始急剧增加。如果对反向电压不加限制的话，二极管将被击穿而损坏。

    功率二极管常用于将交流电变换为直流电的整流电路中，也用于具有回馈或续流的逆变电路中。

    按功率二极管的关断特性，功率二极管可分为普通功率二极管和快速恢复功率二极管。快速恢复功率二极管在开通和关断过程中正向和反向恢复时间比普通功率二极管短得多，所以通常用于高频逆变器、高频整流器和缓冲电路中。

    图3-2    功率二极管的伏安特性