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為什么二極管只能串聯(lián)呢?

h1654155971.8456 ? 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) ? 作者:網(wǎng)絡(luò) ? 2021-06-10 09:53 ? 次閱讀
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二極管是大家在工作中經(jīng)常會(huì)用到的器件,但是為什么二極管只能串聯(lián)?今天我們來(lái)一探究竟~

一、串聯(lián)

在串聯(lián)時(shí),需要注意靜態(tài)截止電壓和動(dòng)態(tài)截止電壓的對(duì)稱(chēng)分布。

為什么二極管只能串聯(lián)呢?

在靜態(tài)時(shí),由于串聯(lián)各元件的截止漏電流具有不同的制造偏差,導(dǎo)致具有最小漏電流的元件承受了最大的電壓,甚至達(dá)到擎住狀態(tài)。

但只要元件具有足夠的擎住穩(wěn)定性,則無(wú)必要在線(xiàn)路中采用均壓電阻。只有當(dāng)截止電壓大于1200V的元件串聯(lián)時(shí),一般來(lái)說(shuō)才有必要外加一個(gè)并聯(lián)電阻。

假設(shè)截止漏電流不隨電壓變化,同時(shí)忽略電阻的誤差,則對(duì)于n個(gè)具有給定截止電壓VR的二極管的串聯(lián)電路,我們可以得到一個(gè)簡(jiǎn)化的計(jì)算電阻的公式:

為什么二極管只能串聯(lián)呢?

以上Vm是串聯(lián)電路中電壓的最大值,△Ir是二極管漏電流的最大偏差,條件是運(yùn)行溫度為最大值。

我們可以做一個(gè)安全的假設(shè):

為什么二極管只能串聯(lián)呢?

上式中,Irm是由制造商所給定的。利用以上估計(jì),電阻中的電流大約是二極管漏電流的六倍。

經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)流經(jīng)電阻的電流約為最大截止電壓下二極管漏電流的三倍時(shí),該電阻值便是足夠的。但即使在此條件下,電阻中仍會(huì)出現(xiàn)可觀的損耗。原則上,動(dòng)態(tài)的電壓分布不同于靜態(tài)的電壓分布。

如果一個(gè)二極管pn結(jié)的載流子小時(shí)得比另外一個(gè)要快,那么它也就更早地承受電壓。如果忽略電容的偏差,那么在n個(gè)給定截止電壓值Vr的二極管相串聯(lián)時(shí),我們可以采用一個(gè)簡(jiǎn)化的計(jì)算并聯(lián)電容的方法:

為什么二極管只能串聯(lián)呢?

以上△QRR是二極管存儲(chǔ)電量的最大偏差。

我們可以做一個(gè)充分安全的假設(shè):

為什么二極管只能串聯(lián)呢?

條件是所有的二極管均出自同一個(gè)制造批號(hào),△QRR由半導(dǎo)體制造商所給出。除了續(xù)流二極管關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)的存儲(chǔ)電量之外,在電容中存儲(chǔ)的電量也同樣需要由正在開(kāi)通的IGBT來(lái)接替。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)公式,我們發(fā)現(xiàn)總的存儲(chǔ)電量值可能會(huì)達(dá)到單個(gè)二極管的存儲(chǔ)電量的兩倍。一般來(lái)說(shuō),續(xù)流二極管的串聯(lián)電流并不多見(jiàn),原因還在于存在下列附件的損耗源:

1、pn結(jié)的n重?cái)U(kuò)散電壓;

2、并聯(lián)電阻中的損耗;

3、需要由IGBT接替的附加存儲(chǔ)電量;

4、由RC電路而導(dǎo)致的元件的增加。

所以在高截止電壓的二極管可以被采用時(shí),一般不采用串聯(lián)方案。唯一的例外是當(dāng)應(yīng)用電路要求很短的開(kāi)關(guān)時(shí)間和很低的存儲(chǔ)電量時(shí),這兩點(diǎn)正好是地奈亞二極管所具備的。當(dāng)然此時(shí)系統(tǒng)的通態(tài)損耗也會(huì)大大增加。

二、并聯(lián)

并聯(lián)并不需要附加的RC緩沖電路,重要的是在并聯(lián)時(shí)通態(tài)電壓的偏差應(yīng)盡可能小。一個(gè)判斷二極管是否適合并聯(lián)的重要參數(shù)是其通態(tài)電壓對(duì)溫度的依賴(lài)性。

如果通態(tài)電壓隨溫度的增加而下降,則它具有負(fù)的溫度系數(shù)。對(duì)于損耗來(lái)說(shuō),這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。如果通態(tài)電壓隨溫度的增加而增加,則溫度系數(shù)為正。

為什么二極管只能串聯(lián)呢?

在典型的并聯(lián)應(yīng)用中,這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn),其原因在于,較熱的二極管將承受較低電流,從而導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定。因?yàn)槎O管總是存在一定的制造偏差,所以在二極管并聯(lián)時(shí),一個(gè)較大的負(fù)溫度系數(shù)(>2mV/K)則有可能產(chǎn)生溫升失衡的危險(xiǎn)。

并聯(lián)的二極管會(huì)產(chǎn)生熱耦合

1、在多個(gè)芯片并聯(lián)的模塊中通過(guò)基片;

2、在多個(gè)模塊并聯(lián)于一塊散熱片時(shí)通過(guò)散熱器一般對(duì)于較弱的負(fù)溫度系數(shù)來(lái)說(shuō),這類(lèi)熱偶合足以避免具有最低通態(tài)電壓的二極管走向溫度失衡。

但對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)值>2mM/K的二極管,我們則建議降額使用,即總的額定電流應(yīng)當(dāng)小于各二極管額定電流的總和。

責(zé)任編輯:lq6

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原文標(biāo)題:二極管的并聯(lián)你用過(guò)嗎?

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