descripción general
Cuando un diodo de potencia transporta una corriente directa alta (conmutación fuerte) y se polariza inversamente rápidamente, necesita algún tiempo para eliminar los portadores de carga para que se pueda bloquear el voltaje inverso. El tiempo de recuperación de diodo conmutado (tRR) es una métrica de rendimiento común utilizada para evaluar la recuperación inversa de diodo. Sin embargo, la amplitud de la corriente inversa a través del diodo durante el tiempo de recuperación es una mejor medida del rendimiento del circuito de conversión de potencia que tRR solo. Esta nota de aplicación muestra por qué se debe utilizar la QRR (integral de la corriente de recuperación sobre el tiempo de recuperación) de los dispositivos comparados para predecir el rendimiento en el circuito. Además, se discuten los factores de suavidad junto con por qué es importante una alta relación de suavidad.
prólogo
Las características de recuperación inversa de los diodos se cuantifican mediante tres parámetros: tiempo de recuperación inversa (tRR), corriente de recuperación inversa (IRR) y carga de recuperación inversa (QRR). IRR, tRR y QRR son los tres parámetros principales utilizados para caracterizar el comportamiento de recuperación inversa de los diodos y generalmente se especifican en las hojas de datos. Otro parámetro que no siempre se especifica en la hoja de datos es la suavidad de la forma de onda IRR del diodo. Estos cuatro parámetros están determinados por el proceso de fabricación utilizado para fabricar una familia de dispositivos en particular.
Parámetro de recuperación inversa de diodo
El QRR de un diodo de potencia es una medida directa de su carga almacenada. Surge de la capacitancia de la unión de barrera de los dispositivos Schottky o de los portadores minoritarios que fluyen dentro de las regiones de cátodo y deriva de los dispositivos basados en la unión PN. Se debe eliminar toda la carga acumulada para que la región de agotamiento sea lo suficientemente grande como para bloquear el voltaje inverso. Estos diodos requieren una gran región de deriva para bloquear voltajes inversos altos (600 V). Cuanto más ancha sea la región de deriva, más portadores de carga minoritarios puede contener durante la conducción directa. Los ingenieros de diseño de semiconductores pueden controlar la duración o la vida útil de los portadores minoritarios utilizando varias técnicas, como la introducción de centros de recombinación en la región de deriva de la estructura del dispositivo.
Los centros de recombinación acortan efectivamente la vida útil de los portadores minoritarios inyectados por el ánodo. Acortar la vida útil de los operadores minoritarios reduce el QRR, IRR y tRR del dispositivo.
factor de suavidad
La suavidad IR es la relación de las dos partes de la corriente de recuperación inversa: la eliminación de la carga almacenada y el retorno a la corriente cero. La suavidad es el tiempo (ta) necesario para eliminar los portadores de carga almacenados del diodo en términos del tiempo (tb) que tarda la corriente inversa resultante en volver de su valor máximo negativo (IRR_PEAK) a cero. Suavidad = tb/ta y una parte de la forma de onda se muestra en la Figura 2. La suavidad de la TIR del dispositivo depende de la técnica de control de por vida utilizada para reducir la QRR. Para diodos cuya hoja de datos no especifica este parámetro, el factor de suavidad se puede calcular fácilmente. El dopaje con platino (Pt) puede limitar significativamente la tRR, pero la TIR se detiene abruptamente, como se muestra en la Figura 1. A partir de las curvas de la Figura 1, está claro que la disminución de QRR disminuye la TIR y la tRR. Sin embargo, la reducción de tRR obtenida por el dopaje con platino no reduce significativamente la QRR y la TIR del dispositivo.
El tRR de los dispositivos dopados con platino y de la serie Q es casi el mismo, pero el TIR máximo del diodo dopado con platino es más del doble del valor del diodo de la serie Q.
La recuperación rápida también crea un estrés excesivo de EMI y voltaje en el diodo, lo que requiere circuitos amortiguadores o componentes de filtro EMI más grandes. La recuperación suave reduce la tensión de tensión y la EMI sin utilizar amortiguadores.