Diodi di potenza - Corsi di Laurea a Distanza
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Elettronica di potenza Diodi di potenza Semiconduttori di potenza 1 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 2 © 2003 Politecnico di Torino 1 1 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 4 © 2003 Politecnico di Torino 2 2 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 6 © 2003 Politecnico di Torino 3 3 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 7 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 8 © 2003 Politecnico di Torino 4 4 Elettronica di potenza 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 10 © 2003 Politecnico di Torino 5 5 Elettronica di potenza 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 11 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 12 © 2003 Politecnico di Torino 6 6 Elettronica di potenza 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 13 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...) 14 © 2003 Politecnico di Torino 7 7 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 15 © 2003 Politecnico di Torino 8 8
