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來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2025-08-09
二極管模塊的電氣絕緣原理

二極管模塊的絕緣性能依賴(lài)于封裝內(nèi)部的介質(zhì)層設(shè)計(jì)。在高壓模塊(如1700V SiC二極管模塊)中,氧化鋁(Al?O?)或氮化硅(Si?N?)陶瓷基板作為絕緣層,其介電強(qiáng)度可達(dá)20kV/mm。芯片與基板間采用高導(dǎo)熱絕緣膠(如環(huán)氧樹(shù)脂摻Al?O?顆粒)粘接,既保證電氣隔離又實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)。模塊外殼采用硅凝膠填充和環(huán)氧樹(shù)脂密封,防止?jié)駳馇秩雽?dǎo)致爬電失效。測(cè)試時(shí)需通過(guò)AC 3kV/1分鐘的耐壓測(cè)試和局部放電檢測(cè)(PD<5pC),確保在惡劣環(huán)境下(如光伏電站的鹽霧環(huán)境)長(zhǎng)期可靠工作。 高電壓二極管模塊采用優(yōu)化封裝設(shè)計(jì),耐壓可達(dá)數(shù)千伏,適用于工業(yè)變頻器和高壓電源。SEMIKRON西門(mén)康二極管咨詢(xún)電話(huà)

二極管

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(kāi)關(guān)。其金屬-半導(dǎo)體接觸形成的肖特基勢(shì)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(chǎng)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(shì)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(cè)顯示,其反向恢復(fù)電荷(Qrr)為硅FRD的1/5,可使逆變器開(kāi)關(guān)頻率提升至100kHz以上。 SEMIKRON西門(mén)康二極管咨詢(xún)電話(huà)二極管模塊集成多個(gè)二極管芯片,提供高功率密度和穩(wěn)定性能,廣泛應(yīng)用于整流和逆變電路。

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穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管,具有穩(wěn)定電壓的作用。穩(wěn)壓管與普通二極管的主要區(qū)別在于,穩(wěn)壓管是工作在PN結(jié)的反向擊穿狀態(tài)。通過(guò)在制造過(guò)程中的工藝措施和使用時(shí)限制反向電流的大小,能保證穩(wěn)壓管在反向擊穿狀態(tài)下不會(huì)因過(guò)熱而損壞。穩(wěn)壓管與一般二極管不一樣,它的反向擊穿是可逆的,只要不超過(guò)穩(wěn)壓管電流的允許值,PN結(jié)就不會(huì)過(guò)熱損壞,當(dāng)外加反向電壓去除后,穩(wěn)壓管恢復(fù)原性能,所以穩(wěn)壓管具有良好的重復(fù)擊穿特性。

二極管模塊的雪崩失效機(jī)理

當(dāng)電壓超過(guò)額定VRRM時(shí),二極管模塊進(jìn)入雪崩擊穿狀態(tài)。二極管模塊(如IXYS的雪崩系列)通過(guò)精確控制摻雜濃度,使雪崩能量EAS均勻分布(如100mJ/A)。在測(cè)試中,對(duì)600V模塊施加單次脈沖(tp=10ms,IAR=50A),芯片溫度因碰撞電離驟升,但通過(guò)銅鉬電極的快速散熱可避免熱失控。模塊的失效模式分析顯示,90%的損毀源于局部電流集中導(dǎo)致的金屬遷移,因此現(xiàn)代設(shè)計(jì)采用多胞元結(jié)構(gòu)(如1000個(gè)并聯(lián)微胞),即使部分損壞仍能維持功能,顯著提高抗浪涌能力。 反向重復(fù)峰值電壓(VRRM)需高于電路最大反向電壓 1.5-2 倍,避免擊穿損壞。

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二極管的結(jié)構(gòu)組成

二極管就是由一個(gè)PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線及管殼封裝而成的。
采用不同的摻雜工藝,通過(guò)擴(kuò)散作用,將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體(通常是硅或鍺)基片上,在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱(chēng)為PN結(jié)。
由P區(qū)引出的電極稱(chēng)為陽(yáng)極,N區(qū)引出的電極稱(chēng)為陰極。因?yàn)镻N結(jié)的單向?qū)щ娦?,二極管導(dǎo)通時(shí)電流方向是由陽(yáng)極通過(guò)管子內(nèi)部流向陰極。
二極管有兩個(gè)電極,由P區(qū)引出的電極是正極,又叫陽(yáng)極;由N區(qū)引出的電極是負(fù)極,又叫陰極。三角箭頭方向表示正向電流的方向,二極管的文字符號(hào)用VD表示。 英飛凌模塊提供多種電壓/電流等級(jí),兼容IGBT和SiC技術(shù),滿(mǎn)足新能源逆變器的嚴(yán)苛需求。混頻二極管哪家強(qiáng)

與分立二極管相比,模塊方案可減少 50% 以上的焊接點(diǎn),降低虛焊風(fēng)險(xiǎn)。SEMIKRON西門(mén)康二極管咨詢(xún)電話(huà)

二極管模塊在醫(yī)療設(shè)備中的精密穩(wěn)壓

醫(yī)療影像設(shè)備(如CT機(jī))的X射線管需要超高穩(wěn)定度的高壓電源。齊納二極管模塊通過(guò)多級(jí)串聯(lián),提供準(zhǔn)確的參考電壓(誤差±0.1%),確保成像質(zhì)量。模塊的真空封裝和陶瓷絕緣設(shè)計(jì)避免高壓擊穿,同時(shí)屏蔽電磁干擾。在生命支持設(shè)備(如呼吸機(jī))中,低漏電流二極管模塊(<1nA)防止微小信號(hào)失真,保障患者安全。此外,模塊的生物相容性材料(如醫(yī)用級(jí)硅膠)通過(guò)ISO 13485認(rèn)證,滿(mǎn)足醫(yī)療電子的嚴(yán)格法規(guī)要求。 SEMIKRON西門(mén)康二極管咨詢(xún)電話(huà)