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來源: 發(fā)布時(shí)間:2025-07-13
二極管模塊的基本原理與結(jié)構(gòu)

二極管模塊是一種集成了多個(gè)二極管芯片的功率電子器件,通常采用先進(jìn)的封裝技術(shù),以實(shí)現(xiàn)高功率密度和優(yōu)異的電氣性能。其主要結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體芯片(如硅基或碳化硅基二極管)、絕緣基板(如DBC陶瓷基板)、金屬化層以及外殼封裝。二極管模塊的主要功能包括整流、續(xù)流和反向電壓阻斷,廣泛應(yīng)用于工業(yè)變頻器、新能源發(fā)電系統(tǒng)、電動汽車等領(lǐng)域。與分立二極管相比,模塊化設(shè)計(jì)具有更高的集成度、更低的寄生參數(shù)以及更好的散熱性能,能夠滿足高功率應(yīng)用的需求。此外,現(xiàn)代二極管模塊還常與IGBT或MOSFET組合使用,形成完整的功率轉(zhuǎn)換解決方案,進(jìn)一步提升系統(tǒng)效率。 Infineon模塊內(nèi)置NTC溫度監(jiān)測,實(shí)時(shí)保護(hù)過載,延長光伏逆變器的使用壽命。山西二極管直銷

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二極管的主要原理就是利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赑N結(jié)上加上引線和封裝就成了一個(gè)二極管。晶體二極管為一個(gè)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成的PN結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于PN結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí),PN結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子空穴對,產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。PN結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。 旋轉(zhuǎn)二極管電子元器件快速恢復(fù)二極管模塊可明顯降低開關(guān)損耗,提升高頻電源轉(zhuǎn)換效率,適用于光伏和UPS系統(tǒng)。

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二極管模塊在工業(yè)焊接設(shè)備中的浪涌抑制

工業(yè)電焊機(jī)、等離子切割機(jī)等設(shè)備頻繁啟停,產(chǎn)生瞬時(shí)浪涌電流。二極管模塊(如TVS陣列模塊)可快速鉗位過電壓,保護(hù)控制電路。例如,三相整流模塊搭配雪崩二極管模塊,能承受數(shù)千安培的瞬態(tài)電流,響應(yīng)時(shí)間達(dá)皮秒級。模塊的并聯(lián)設(shè)計(jì)均流特性優(yōu)異,避開單點(diǎn)失效。此外,水冷式二極管模塊(如Infineon的PrimePack)通過直接冷卻將功率密度提升50%,滿足大功率焊接設(shè)備的連續(xù)作業(yè)需求,有效延長設(shè)備壽命并降低維護(hù)成本。

碳化硅二極管模塊的物理原理

SiC肖特基二極管模塊利用寬禁帶材料(Eg=3.26eV)的特性實(shí)現(xiàn)超快開關(guān)。其金屬-半導(dǎo)體接觸形成的肖特基勢壘高度(ΦB≈1.2eV)決定了正向壓降(Vf≈1.5V@25℃)。與硅器件相比,SiC模塊的漂移區(qū)電阻降低90%(因臨界擊穿電場達(dá)3MV/cm),故1200V模塊的比導(dǎo)通電阻2mΩ·cm2。獨(dú)特的JBS(結(jié)勢壘肖特基)結(jié)構(gòu)在PN結(jié)和肖特基結(jié)并聯(lián),使模塊在高溫下漏電流仍<1μA(175℃時(shí))。羅姆的SiC模塊實(shí)測顯示,其反向恢復(fù)電荷(Qrr)為硅FRD的1/5,可使逆變器開關(guān)頻率提升至100kHz以上。 并聯(lián)使用二極管模塊時(shí),需串聯(lián)均流電阻(0.1-0.5Ω),避免電流分配不均。

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二極管是用半導(dǎo)體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件。二極管有兩個(gè)電極,正極,又叫陽極;負(fù)極,又叫陰極,給二極管兩極間加上正向電壓時(shí),二極管導(dǎo)通, 加上反向電壓時(shí),二極管截止。 二極管的導(dǎo)通和截止,則相當(dāng)于開關(guān)的接通與斷開 。二極管具有單向?qū)щ娦阅?,?dǎo)通時(shí)電流方向是由陽極通過管子流向陰極。二極管是老早誕生的半導(dǎo)體器件之一,其應(yīng)用非常廣。特別是在各種電子電路中,利用二極管和電阻、電容、電感等元器件進(jìn)行合理的連接,構(gòu)成不同功能的電路,可以實(shí)現(xiàn)對交流電整流、對調(diào)制信號檢波、限幅和鉗位以及對電源電壓的穩(wěn)壓等多種功能 。高頻開關(guān)下,二極管模塊的結(jié)電容(Cj)會引入額外損耗,需搭配 RC 緩沖電路抑制。河北檢波二極管

反向恢復(fù)電荷(Qrr)影響二極管模塊的開關(guān)損耗,高頻應(yīng)用需優(yōu)先選擇 Qrr 低的型號。山西二極管直銷

賽米控SEMiX系列二極管模塊**了功率領(lǐng)域的封裝**。該平臺采用創(chuàng)新的"三明治"結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),將DCB基板、芯片和散熱底板通過納米銀燒結(jié)工藝一體化集成。以SEMiX 453GB12E4s為例,該1200V/450A模塊的寄生電感*7nH,比傳統(tǒng)模塊降低50%。獨(dú)特的壓力接觸系統(tǒng)(PCS)技術(shù)消除了焊接疲勞問題,使模塊在ΔTj=80K的功率循環(huán)條件下壽命超過30萬次。在電梯變頻器應(yīng)用中,實(shí)測顯示采用該模塊的系統(tǒng)效率提升至98.8%,溫升降低15K。賽米控還提供模塊化設(shè)計(jì)套件(MDK),支持客戶快速實(shí)現(xiàn)不同拓?fù)渑渲?。山西二極管直銷

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