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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。和普通二极管一样，功率二极管也有两个端子，并且只向一个方向传导电流。功率二极管在结构上与标准二极管不同，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区别，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、两个端子和一个结的设备。
普通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。
下图描述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和N两端的掺杂水平是相同的，因此我们得到aPN结，但是在功率二极管中，我们在一个重掺杂的P之间形成了一个结+和一个轻度掺杂的N- - - - - -在重掺杂N上外延生长的层+层。因此，结构如下图所示。
N- - - - - -层的主要特征是功率二极管这使得它适合高功率应用。这一层掺杂非常轻，几乎是固有的，因此该设备也被称为aPIN二极管，这里i代表固有的。
正如我们在上面的图中看到的，电荷的净中性空间电荷与信号二极管的情况一样，该区域仍然保持不变，但空间电荷区域的厚度相当高，并深深地渗透到N中- - - - - -地区。
这是由于它的掺杂浓度较轻，正如我们所知道的，空间电荷区厚度随着掺杂浓度的降低而增加。
耗竭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，从而有较大的击穿电压。
然而，加上这个N- - - - - -层显著增加二极管的欧姆电阻，导致在转发导电状态下产生更多的热。因此，功率二极管有各种各样的安装，以适当散热。
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，有一个偏置区当前的但是指数增长功率二极管高正向电流导致高欧姆降，欧姆降控制指数增长，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，即反向重复峰值电压。
高于这个电压时，反向电流突然变得非常高二极管不能散发这么大的热量，它可能会被破坏。这个电压也可以称为峰值反向电压(PIV)。
功率二极管的反向恢复特性
该图描述了功率二极管的反向恢复特性。每当二极管关闭时，电流从I开始衰减F到零，并进一步继续反向，由于电荷存储在空间电荷区域和半导体区域。
这种反向电流达到一个峰值IRR再次接近0，最后，二极管在时间t后关闭rr。
这个时间被定义为反向恢复时间，定义为瞬间正向电流达到零到反向电流衰减到I的25%之间的时间RR。在这之后，二极管据说达到了它的反向阻塞能力。
从上图中，我们可以看到
t一个→耗尽区域的电荷被移除的时间
tb→从半导体区域移去电荷的时间
同样从图中，我们可以说
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恢复电荷QR。因此我们可以这样写
现在,对于
代入方程1，结合方程2，我们得到
把第三题放到第1题中
,我们得到
由式3和4可以看出，trr和我RR取决于问R这反过来取决于初始正向二极管电流IF。
功率二极管的另一个有趣的参数是由它的关断特性定义的柔软系数(s系数)，定义为与t的比率b和t一个。
因此,
如果一个二极管如果s因子等于统一，则称为软恢复二极管;如果s因子小于统一，则称为快速恢复二极管。
s系数间接表示二极管关断时发生的暂态电压。低s因子意味着高的瞬态过电压，高s因子意味着低的振荡反向电压。
关断时的总功率损耗是t期间二极管电流和电压的乘积rr。大部分的功率损耗发生在tb。
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，结温度Jtrr修正率,我RR。除此之外，还提供了许多其他参数和图表。
的功率二极管按其性质可分为以下几类，总结如下表:
| 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，整流电路，斩波器，感应加热 | 使用铂或金进行掺杂 |
| 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，因此关断时间非常低 |
