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        二極管、三極管、MOS管、橋堆

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      6. 怎么借助雪崩二極管提供過(guò)壓保護
        • 發(fā)布時(shí)間:2019-12-06 16:41:33
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        怎么借助雪崩二極管提供過(guò)壓保護
        當IGBT在高性能應用中高速接通和斷開(kāi)時(shí),總會(huì )發(fā)生過(guò)壓。例如,當關(guān)閉負載電流電路時(shí),集電極 - 發(fā)射極電壓突然上升,達到非常高的峰值。由開(kāi)關(guān)引起的過(guò)電壓會(huì )嚴重損壞甚至破壞開(kāi)關(guān)晶體管。
        雪崩二極管
        雪崩二極管如何幫助防止過(guò)電壓?
        常見(jiàn)的過(guò)電壓保護方法是“有源鉗位(active clamping)”。在這種情況下,雪崩二極管用作直接反饋。如果關(guān)斷導致電感負載過(guò)壓峰值,則由雪崩二極管傳導至IGBT柵極,并且IGBT重新接通。
        配圖顯示了基本原理:當電壓上升時(shí),二極管被阻斷(A)。在耗盡區中,一個(gè)自由電子觸發(fā)雪崩的瞬間,電壓突然下降到低于30V的擊穿電壓電平,雪崩二極管立刻擊穿(B)。在重新啟動(dòng)之前,有時(shí)只能保持雪崩電流在短時(shí)間內穩定,并且電壓再次上升(C)。擊穿延遲(D)即兩次擊穿事件之間的時(shí)間,是不能預測的。
        建議將具有改善噪聲性能的雪崩二極管用于有源鉗位過(guò)壓保護,因為它們能夠:
        ˙ 在快速上升的反向電壓下,更快擊穿
        ˙ 在低電流(低于~1mA)時(shí)具有更穩定擊穿電壓,因此:
        ˙ 延長(cháng)其它組件的壽命,例如 IGBT或Mosfets,結果:
        ˙ 為變頻器或電機控制器等應用節省成本,因為組件較少需要更換。
        雪崩二極管的噪聲是如何產(chǎn)生的?
        雪崩二極管的噪聲來(lái)自雪崩的不斷接通和斷開(kāi),即電壓峰值的不斷產(chǎn)生及其突然擊穿(見(jiàn)圖)。觸發(fā)雪崩擊穿有兩個(gè)先決條件:
        1. 存在足夠的擊穿電壓以產(chǎn)生用于碰撞電離的臨界電場(chǎng)強度。
        2. 存在自由電子,因而形成漏電流。
        例如,1.6pA = 1.6 x 10-12A漏電流等于通過(guò)阻擋層的電子流速為每秒107電子,這意味著(zhù)在統計上每100ns只能觸發(fā)一次雪崩。然而,由于不是每個(gè)電子都會(huì )觸發(fā)雪崩,實(shí)際上觸發(fā)時(shí)間會(huì )更長(cháng)。因此,觸發(fā)雪崩擊穿的概率與泄漏電流成比例。換句話(huà)說(shuō):漏電流越大,觸發(fā)雪崩擊穿的概率越高或擊穿延遲時(shí)間越短(圖中:D)。
        在兩個(gè)沖擊漏電流電子之間,二極管處的反向電壓可以顯著(zhù)上升到高于擊穿電壓電平。只有當下一個(gè)沖擊電子觸發(fā)雪崩時(shí),二極管的電壓才會(huì )突然下降到擊穿電壓水平。
        如果電壓源提供足夠的電流,例如 1mA,雪崩擊穿可以通過(guò)連續的碰撞電離保持自身運行,從而產(chǎn)生穩定的雪崩電流。
        但是,如果源電流太低,例如100μA,低于擊穿電壓電平的雪崩電壓突然下降,使得二極管放電,將導致雪崩擊穿立即再次停止。這時(shí),需要一定的時(shí)間來(lái)使二極管和線(xiàn)電容充電,使低源電流達到所需的電壓電平,然后下一個(gè)電子才能觸發(fā)新的雪崩。這種雪崩的不斷接通和斷開(kāi)導致雪崩二極管擊穿的典型噪聲。
        二極管噪聲性能的差異在圖中也可見(jiàn):圖中顯示了兩個(gè)Z二極管(齊納二極管)的擊穿電壓范圍,在100μA的反向電流(IR)下測得的擊穿電壓為30V。其中一個(gè)二極管基于標準技術(shù),使用極低的漏電流,另一個(gè)則采用“低噪聲技術(shù)”。具有“低噪聲技術(shù)”的齊納二極管具有更穩健的電壓特性,優(yōu)于僅能在短時(shí)間內保持恒定雪崩電流的另一個(gè)二極管(C)。
        威世提供采用“低噪聲技術(shù)”的Z二極管,這些新一代產(chǎn)品包括SMF、BZD27、BZG 03、BZG04、 BZG05、PLZ 和 VTVS系列,由于適度增加漏電流(IR~10nA)而明顯增加了觸發(fā)雪崩擊穿的可能性,從而降低了噪聲,并為用戶(hù)提供了在低電流(低于~1mA)時(shí)更穩定的擊穿電壓以及快速上升反向電壓的更快擊穿。
        二極管噪聲的更進(jìn)一步影響因素
        漏電流隨溫度增加而呈指數上升,即噪聲隨溫度升高而降低;光還可以釋放二極管耗盡區中的自由電子,從而降低噪聲水平。這意味著(zhù):四周環(huán)境越暗越冷,噪音水平越高。
        烜芯微專(zhuān)業(yè)制造二極管,三極管,MOS管,橋堆20年,工廠(chǎng)直銷(xiāo)省20%,1500家電路電器生產(chǎn)企業(yè)選用,專(zhuān)業(yè)的工程師幫您穩定好每一批產(chǎn)品,如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以點(diǎn)擊右邊的工程師,或者點(diǎn)擊銷(xiāo)售經(jīng)理給您精準的報價(jià)以及產(chǎn)品介紹
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