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什么是功率二极管?
功率二极管是一种二极管通常用于电力电子电路中。和普通二极管一样，功率二极管有两个端子，并在一个方向上导电。功率二极管的结构与标准二极管不同，以实现更高的额定电流。
为了更好地理解功率二极管与普通二极管的不同之处，让我们回顾一下标准二极管的工作原理。
二极管是最简单的半导体只有两层、两个终端和一个结的设备。
普通的信号二极管有一个由p型半导体和n型半导体，连接p型的引线称为阳极，连接n型的另一侧引线称为阴极。
下图描绘了一个普通的结构二极管和它的象征。
功率二极管也类似于普通的二极管，尽管它们在结构上略有不同。
在普通二极管(也称为“信号二极管”)中，P边和N边的掺杂水平是相同的，因此我们得到aPN结，但在功率二极管中，我们有一个结形成的高度掺杂的P+和轻微掺杂的N- - - - - -这层外延生长在重掺杂的N+层。因此，结构如下图所示。
N- - - - - -层的关键特征是功率二极管这使得它适合于高功率应用。这一层掺杂非常轻，几乎是固有的，因此该器件也被称为PIN二极管在这里，我代表内在。
正如我们在上图中所看到的空间电荷空间电荷区仍然保持在信号二极管的情况下，但空间电荷区厚度相当高，并深入到N- - - - - -地区。
这是由于它的光掺杂浓度，我们知道，空间电荷区厚度随着掺杂浓度的降低而增加。
耗尽区或空间电荷区厚度的增加有助于二极管阻挡较大的反向偏置电压，从而产生较大的击穿电压。
然而，添加这个N- - - - - -层显著增加了二极管的欧姆电阻，导致在转发传导状态下产生更多的热量。因此，功率二极管有各种各样的安装，以适当的散热。
功率二极管的V-I特性
下图显示了功率二极管的V-i特性这和信号二极管的原理差不多。
在正向信号二极管中，有一个偏置区域当前的但是在功率二极管高正向电流导致高欧姆降，主导指数增长和曲线几乎线性增长。
二极管所能承受的最大反向电压用V表示RRM，即峰值反向重复电压。
高于这个电压，反向电流突然变得非常高，当二极管不是设计用来散发这么多热量的，它可能会被破坏。这种电压也称为峰值反电压(PIV)。
功率二极管的反向恢复特性
图中描述了功率二极管的反向恢复特性．二极管一关断，电流就从I开始衰减F到零，并继续以相反的方向继续，这是由于存储在空间电荷区域和半导体区域。
这个反向电流达到峰值IRR再次开始趋于零，最后，在时间t后二极管关闭rr．
这个时间定义为反向恢复时间，定义为正向电流瞬间达到零到反向电流衰减到I的25%之间的时间RR．在此之后，二极管被认为达到了它的反向阻塞能力。
从上图中我们可以看出
t一个→从耗尽区移除充电的时间
tb→半导体区电荷被移除的时间
从图中我们也可以看出
在那里,
为反向电流的变化率。
上图中三角形区域所包围的区域表示存储的总电荷或反向回收电荷QR．因此我们可以写
现在,对于
，代入等式1，并结合等式2，就得到
将等式3代入等式1,我们得到
从eq. 3和4我们可以看到trr和我RR取决于问R而这又取决于初始正向二极管电流IF．
另一个有趣的参数是功率二极管的关断特性，称为柔软因子(s因子)，定义为乘以t的比率b和t一个．
因此,
如果一个二极管如果s系数等于统一，则称为软恢复二极管，如果s系数小于统一，则称为快速或快速恢复二极管。
s因子间接地表示在二极管关闭时发生的电压瞬变。低s因子意味着高瞬态过电压，而高s因子意味着低振荡反向电压。
关断时的总功率损耗是二极管电流和电压在关断时的乘积rr．大部分的功率损失发生在系统运行过程中b．
在一个典型的功率二极管数据表中，给出的最重要的参数是IF avg,我F RMS, VRRM,我2t额定值，结温TJtrr修正率,我RR．除此之外，还提供了许多其他参数和图表。
的功率二极管根据它们的性质可以分为以下几类，汇总如下表:
| 类型 | 电压等级(VRRM） | 当前的评级(我F） | 反向恢复时间(trr） | 应用程序 | 讲话 |
| 通用二极管 | 50 - 5000 V | 1A到几千安培 | ~ 25µ年代 | UPS、电池充电器、焊接、牵引等。 | - - - - - - |
| 快恢复二极管 | 50 - 3000 V | 1A到几千安培 | < 5µ年代 | 开关电源，换向电路，斩波器，感应加热 | 掺杂使用的是铂或金 |
| 肖特基二极管 | 100 v | 1 - 300 | ~ ns | 甚高频开关电源及仪表 | 金属-半导体结，通常是Al-Si(n型)，多数载流子器件，因此非常低的关闭时间 |
