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现代功率模块及器件应用技术(2)
发布时间:2016-07-10 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
2）截止漏电流迅速增加，有可能造成温升失衡。
因此，当电压大于100V时，pin二极管开始显示出其优越性。对于目前生产的二极插件电感管来说，它的中间部分不再是i（本征的），而是相对于边缘区来说，电感器生产厂家其浓度要低很多的n型半导体。在采用外延生长技术的pin二极管中〔图21（b）〕，首先在一块高浓度的n＋衬底上分流出一个n－区（外延生长），然后再扩散p区。用此方法，基极的宽度WB可以被调节至极低，直至数个μm；同时硅片又具有足够的厚度，使得生产中的成品率很高。通过引入再结合中心（多采用金扩散的工艺）的方法，可以实现非常快的二极管，同时由于它的WB很小，通态电压仍然可以很低。当然，通态电压总是大于pn结的扩散势垒（0.6～0.8V）。外延生长式的二极管一体成型电感的主要应用范围在100～600V之间。有些制造商还实现了耐压为1200V的外延生长型二极管。
从600V开始往上，n－区已经较宽，以至于可以采用扩散工艺来生产pin二极管〔图21（c）〕。在一块n－衬底上分别扩散入p和n＋区。同样，为了调整续流二极管的动态特性，需要引入再结合中心。
2.3 快速功率二极管的串联和并联
2.3.1 串联
串联的二极管电路如图22所示。在串联时，需要注意静态截止电压和动态截止电压的对称分布。
在静态时，由于串联各二极管的截止漏电流的制造偏差，导致具有最小电感器生产厂家漏电流的二极管承受了最高的电压，甚至达到擎住状态。但是，只要二极管具有足够的擎住稳定性，则无必要采用并联均压电阻。只有当截止电压>1200V的二极管串联时，才有必要外加并联均压电阻。
假设截止漏电流不随电压变化，同时忽略电阻的误差，则对于n个给定截止电压Vr的二极管的串联电路，我们可以得到简化计算并联电阻的式（10）。
R<(nVr-Vm)/(n-1)ΔIr （10）
式中：Vm是串联电路中电压的最大值；
ΔIr是二极管漏电流的最大偏差，条件是运行温度为最大值。
做一个充分安全的假设，即
ΔIr=0.85Irm （11）
式中：Irm是由制造商所给定的。
利用以上估计，电阻中的电流大约是二极管漏电流的6倍。
经验表明，塑封电感当流经电阻的电流约为最大截止电压下二极管漏电流的3倍时，该电阻值便是足够的。但即使在此条件下，电阻中仍会出现可观的损耗。
动态的电压分布不同于静态的电压分布。如果一个二极管pn结的载流子消失得比另外一个要快，那么它也就更早地承受电压。
如果忽略电容的偏差，那么在n个给定截止电压Vr的二极管相串联时，我们可以采用简化计算并联电容的式（12）。
C>[(n-1)ΔQRR]/nVr-Vm （12）
式中：ΔQRR是二极管存储电量的最大偏差。
做一个充分安全的假设，即
ΔQRR=0.3QRR （13）
条件是所有的二极管均出自于同一个制造批号。ΔQRR由半导体制造商所给出。除了续流二极管关断时出现的存储电量之外，在电容中存储的电量也同样需要由正在开通的IGBT来接续。根据上述设计公式，我们发现总的存储电量值可能会达到模压电感器单个二极管的存储电量的2倍。
一般来说，续流二极管的串联电路并不多见，原因在于存在下列附加的损耗源：
1）pn结的n重扩散电压；
2）并联电阻中的损耗；
3）需要由IGBT接续的附加存储电量；
4）由RC电路而导致的元件的增加。
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