功率二极管正向特性与反向特性测量方法

让我们来确认二极管「正方向有电流流动,反方向没有电流流动」的基本特性。对31DF2(3A200V)的FRD和31DQ04(3A 40V)的SBD的正反特性进行测量。
首先在25℃和150℃的条件下,测量31DF2上流动IF正向电流时的正向电压VF。
然后在25℃和150℃的条件下,测量对同一二极管施加反向电压VR时的反向电流IR。
从上述测量结果可以得出如下结论。
31DF2(3A200V)的FRD和31DQ04(3A 40V)的SBD
测量电路
31DF2(FRD)正向特性与反向特性
31DF2(3A200V)的FRD和31DQ04(3A 40V)的SBD
测量电路
31DF2(FRD)正向特性与反向特性
①在实用电流区域中,正方向电阻在电流较小时为数Ω,电流较大时小于1Ω。
②即使温度上升,如果电压在使用范围内,反方向电阻会达到数MΩ的高电阻。
③在正向电流和反向电压都极端小的条件下,①和②可能不属实。
④当温度从25℃上升到150 ℃时,3A时的VF变成0.78倍,200V时的IR变成4,800倍。
接下来让我们看一看对31DQ04的SBD进行相同测量时的结果。
31DF2(FRD)正向特性与反向特性
电阻值的示例
把测量结果与FRD进行比较,可以得出如下结论。
31DF2(FRD)正向特性与反向特性
电阻值的示例
①FRD的反向耐压为200V,SBD的反向耐压相对较小,仅为40V,但是SBD的正方向电阻较低,约为FRD的1/2。
②高温条件下SBD的反方向电阻较小,为1位数的kΩ等级,由于电阻不够大,不能够像PN二极管那样忽略反向电流。
③当温度从25℃上升到150 ℃时,3A时的VF变成0.85倍,40V时的IR变成760倍。
SBD的特点是正向电压较低。相反,SBD具有反向电流较大的弱点。为了能够充分利用SBD,设计电路时的要点在于尽量避开该弱点。
( 正向电力损耗)加上( 反向电力损耗)—使用PN二极管时我们可以忽略反向电力损耗,然而・・・
正向电流流动时发生的损耗是正向电力损耗,施加反向电压时发生的损耗是反向电力损耗。两者的损耗之和越小,温度上升就会越小。
让我们试着从测量结果计算31DF2和31DQ04的损耗。假设3A的正向电流以50%的负载流动,剩余期间内对31DF2 施加100V 的反向电压,对31DQ04施加20V的反向电压。
计算31DF2和31DQ04的损耗
计算31DF2和31DQ04的损耗
注:使用31DF2时以150℃条件下的实际测量值,使用31DQ04时以125℃条件下的实际测值分别计算了正向、反向损耗的数值。
正向、反向损耗的数值
正向、反向损耗的数值
对于像31DF2一类的PN二极管,即使对其施加100%负荷的反向电压,损耗也仅有1mW左右,因此我们可以忽略该损耗。但是,对于像31DQ04一类的SBD,由于反向电力损耗的比重较大,设计时需要考虑该损耗。另外,由于反向电力损耗较大,有可能导致温度上升,还有发生后述说明的热失控的危险。