LN LN = N N NN Vo e LN LN Q + = = =
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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
