Richiami sulla giunzione P-N
N A L A = N D LD
QTRANS = N A LA = N D LD =
2ε
N AND
Vo
e
N A + ND
Polarizzazione inversa
CTRANS =
dQTRANS
2ε N A N D
=
dV
e N A + ND
1
Vo − V
Polarizzazione diretta
CDIFF =
dQDIFF
I
=τ F
dV
VT
τ=tempo di vita media dei portatori di carica
DISPOSITIVI DI POTENZA
CARATTERISTICHE IDEALI
• Tensione di Breakdown elevata
• Elevata portata di corrente
• Velocità di commutazione elevata
• Basse perdite di conduzione
• Facilità di dispersione del calore
• Facilità di controllo
• Bidirezionalità in tensione
• Invarianza delle caratteristiche con la temperatura
• Basso costo
• Facilità di produzione
• Affidabilità elevata
DISPOSITIVI DI POTENZA
Inizio secolo XX
Dispositivi Elettromeccanici
Anni ’20
Introduzione dei Thyratrons (valvole a vapore di mercurio)
1948
Invenzione del Transistor
1953
Introduzione dei diodi di potenza
1956
Introduzione dei Tiristori
Produzione di diodi 1000V / 300°
1958
Introduzione dei GTO
Fine Anni ’70
Produzione BJT 800V / 200°
Inizio Anni ’80
Introduzione Power MOS
1983
Introduzione IGBT
Fine Anni ’80
Introduzione dei Circuiti Integrati di Potenza
DISPOSITIVI DI POTENZA
DISPOSITIVI A STATO SOLIDO
NON CONTROLLATI
DIODI
CONTROLLATI
CONTROLLATI
IN ACCENSIONE
TIRISTORI
SCR
CONTROLLATI
IN ACCENSIONE
E SPEGNIMENTO
TIRISTORI
GTO
TRANSISTORI
MOS
BJT
IGBT
Emitter Switching
DISPOSITIVI DI POTENZA
Dispositivi Controllati
DIODI DI POTENZA
Dispositivi non controllati
Anode
i
P+
v
N- epi
N+ substrate
19
N = 10 cm
A
10
microns
-3
14
N = 10 cm
D
-3
19
N = 10 cm
D
-3
Cathode
breakdown
voltage
dependent
250
microns
DIODI DI POTENZA
Simbolo e caratteristica statica
DIODI DI POTENZA
DIODI DI POTENZA
DIODI DI POTENZA
Diodi Non Punch Through (NPT)
DIODI DI POTENZA
Diodi Punch Through (PT)
DIODI DI POTENZA
Modulazione della conduttivita
DIODI DI POTENZA
Effetti della curvatura della zona di carica spaziale
DIODI DI POTENZA
Effetti della curvatura della zona di carica spaziale
DIODI DI POTENZA
Effetti della curvatura della zona di carica spaziale
DIODI DI POTENZA
Diodi Schottky
• È una giunzione Metallo (alluminio) – semiconduttore
• La caduta di tensione in conduzione diretta è minore rispetto a quella di un diodo a
giunzione p-n (VKN è tipicamente 0.3 - 0.4V → perdite di conduzione molto ridotte)
• Tempi di commutazione molto ridotti rispetto ai corrispondenti diodi al silicio di
potenza
• La corrente inversa di dispersione è più elevata
• La tensione di breakdown è inferiore ai 200V
DIODI DI POTENZA
Coefficiente di temperatura
• Connessione in parallelo
• Connessione in serie
DIODI DI POTENZA
Caratteristiche dinamiche
• Diodi Schottky – VFORWARD bassa (0.3V), VBK 50-200V
• Diodi Normali – trr elevato, VBK >10kV, IDmax>10kA
• Diodi fast – trr basso (1-10µs), VBK ≈1kV, IDmax≈1kA
DIODI DI POTENZA
Caratteristiche dinamiche
DIODI DI POTENZA
Circuito equivalente dinamico
DIODI DI POTENZA
Specifiche
DIODI DI POTENZA
Limiti massimi
DIODI DI POTENZA
Limiti massimi
DIODI DI POTENZA
Caratteristiche
