Elettronica di potenza
Diodi di potenza
Semiconduttori di potenza
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Diodi di potenza
Nell’elettronica di potenza si utilizzano
prevalentemente due tipi di diodi:
Diodi a giunzione pn
Giunzione silicio p - silicio n
Nei diodi per alte tensioni, zona di silicio poco
drogato (intrinseco) ⇒ diodo pin
Diodi Schottky
Giunzione metallo - semiconduttore
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Elettronica di potenza
Diodi di potenza
Diodi pn in commutazione
Studiamo ID in
commutazione,
supponendo:
R
VIN
VIN: onda quadra
D: diodo di
potenza al silicio
ID
+
D
D: 1N4002
VIN:-10V,+10V
PW=10µs
R: 5Ω
3
Simulazione diodo pn
5V
0V
VD
-10V
10V 4.0A
0V
ID
0A
-10V -4.0A
2us
4us
6us
8us
10us
12us
VIN
14us 16us
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Elettronica di potenza
Diodi di potenza
Reverse recovery
5V
0V
VD
-10V
10V 4.0A
0V
ID
0A
-10V -4.0A
2us
4us
6us
8us
10us
12us
VIN
14us 16us
5
Tensione diretta
VF=1V
5V
0V
VD
-10V
10V 4.0A
0V
ID
0A
-10V -4.0A
2us
4us
6us
8us
10us
12us
VIN
14us 16us
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Elettronica di potenza
Diodi di potenza
Parametri dei diodi pn (1)
Parametri principali
IF(AV): corrente media diretta (conduzione per 180°
su onda sinusoidale a frequenza di rete)
IF(RMS): corrente diretta RMS
IFSM: corrente di picco non ripetitiva
VRRM: tensione inversa ripetitiva
VRSM: tensione inversa non ripetitiva
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Parametri dei diodi pn(2)
Solo i diodi “Fast recovery” sono inoltre
caratterizzati per
trr: tempo di recovery (tabella)
Qrr: carica ceduta durante reverse recovery
Questi parametri peggiorano all’aumentare della
temperatura
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Diodi di potenza
Diodi pn in commutazione
Stessa simulazione
con diodo
schottky.
R
VIN
ID
+
D
D: 10TQ045
VIN:-10V,+10V
PW=10µs
R: 5Ω
9
Simulazione diodo schottky
10V
0V
VD
-10V
10V 2.0A
0V
ID
0A
-10V -2.0A
0s
VIN
2us
4us
6us
8us
10us
12us
14us 16us
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Diodi di potenza
Reverse recovery diodo schottky
Reverse recovery
praticamente immediato!
10V
0V
VD
-10V
10V 2.0A
0V
ID
0A
-10V -2.0A
0s
VIN
2us
4us
6us
8us
10us
12us
14us 16us
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Tensione diretta diodo schottky
VF=0,45V
10V
0V
VD
-10V
10V 2.0A
0V
ID
0A
-10V -2.0A
0s
VIN
2us
4us
6us
8us
10us
12us
14us 16us
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Diodi di potenza
Diodi Schottky
VF più bassa dei diodi pn (0.5V tipici): minore
dissipazione di potenza durante la conduzione
Veloci: no reverse recovery
VRRM bassa (50V-100V): non possono essere
utilizzati per raddrizzare tensione di rete
Esistono Schottky carburo di silicio-metallo con
VRRM di molte centinaia di volt, VF come i normali
pin ma praticamente senza reverse recovery
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Parametri per la scelta dei diodi
Dato un progetto elettrico, i parametri più
importanti per la scelta da un catalogo di un
diodo sono:
Tensione inversa VRRM
Scelta pin-schottky
Corrente media e di picco (in-rush)
Determina la dissipazione e il tipo di case
Tempo di recupero
Determina la tecnologia (fast, extrafast, fred,
schottky...)
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Elettronica di potenza
Diodi di potenza
Parametri per la scelta dei diodi
Altre ragioni che condizionano la scelta sono:
Tipo di case
Perdite
Del diodo stesso
Provocate su altri componenti dal diodo
Temperatura ambiente
Affidabilità
Costo
Disponibilità da più produttori
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