1 . diode 특성 , 2. 종류 ,
3. 직병렬 동작 ,
4. RLC 회로에서 다이오드 현상
5. 환류 및 축적에너지 회복에서 다이오드의 응용
전력용 다이오드는 신호용 다이오드에 비해 큰 전압 , 전류 용량을 가지며 주파수 응답 ( 스위칭 속도 ) 은 신호용에 비해 낮은 편이다 .
2. 전력용 다이오드 특성
1.3806 10 (273 25)
25.7[ ]
2. 전력용 다이오드 특성
2. 전력용 다이오드 특성 ( 계속 )
2. 다이오드가 역방향 바이어스 상태에 있을 때 소수캐리어에 의해 누설전류가 흐름 - 이때 순방향 전압을 인가하면 순방향 회복시간 (forward recovery time) 필요 결국 다수 캐리어의 지배를 받는다 .
- 이때 순방향 전류 상승률이 매우 높고 이 전류가 일부에만 집중되면 다이오드 손상
이런 이유로 순방향 회복시간은
순방향 전류 상승률과 스위칭 속도에 따라 결정
2. 전력용 다이오드 형태 -1
종류 : 표준 목적의 diode 고속 회복 다이오드 쇼트키 다이오드
1) 일반 목적의 다이오드 : 높은 역 회복시간 약 25 –
즉 회복시간이 중요하지 않은 저속의 응용에 사용된다 . : 1kHz 이하의 정류기 등
정격 : 전류 1A 미만에서 수천 A 까지 전압 50V 에서 5kV 까지
합금 형태의 정류기는 400A, 1500 ㅍ 정도임 2) 고속 회복 다이오드 : 5 미만의 작은 회복시간 - 주로 초퍼나 인버터 회로에 사용
정격 : 전류 1A 미만에서 수백 A, 전압 50V 에서 3kV
- 400V 미난의 전압에서는 epitaxial 형 사용가능 : 스위칭 속도가 매우 빠름 ( 협소한 베이스폭 때문에 50nS 의 회복시간을 가진다 .
S
2. 전력용 다이오드 형태 -2
3) 쇼트키 다이오드 : 충전 전하문제는 해결할 수 있다 .
- 금속과 반도체 사이에 전위장벽을 두어 소수캐리어를 없애는 것이다 . ( 에는 무관 )
따라서 회복 특성은 반도체 결합의 자체 용량에서 결정된다 . - 낮은 순방향 전압강하
- 누설전류가 크다 .
- 최대 허용 전압 : 100V, 정격전류 : 1A 에서 400A
- 고전류 , 저전압 용에서 이상적으로 사용
- 그러나 효율을 증가시키려면 낮은 전류에서 사용할 것 (20-30A) SiC 는 전력전자를 위한 새로운 물질이다 . : Si 이나 Ge 보다 매우 우수
특징 : 역 회복시간 없음 , 초고속 스위칭 특성 , 스위칭때 온도 영향 없음 초 전력 손실 , 높은 신뢰성
은 600V, 6A 인 경우 21nC, 600V 10A 의 경우에는 23nC /
di dt
Qrr
2. 전력용 다이오드 : spice 모델
SPICE 모델 소신호모델 Static 모델
< 역방향 바이어스 다이오드를 가지는 SPICE 다이오드 모델 >
CD
K ID
RS
A
CD
ID
RS
A
K ID
RS
A
RD
VD
VD
VD
K2. 전력용 다이오드 : spice 모델
: 다이오드의 주 전류 , 전류원으로 나타내짐
: 반도체 및 접합 저항 ( bulk resister), 도핑의 양에 따라 다르다 . : 공핍층에 의해 나타는 커패시턴스
: 공핍층 전하
Diode SPICE 모델 지정
. MODEL DNAME D (P1=V1 P2=V2 …..PN=VN) DMODEL 은 모델명 , D 는 다이오드를 나타낸다 . PN,VN 등은 각 모델 파라메타와 그 값을 나타낸다 . 전력 스위칭에 필요한 파라메타는
IS: 포화전류 BV: 역항복전압 IBV: 역항복전류 TT: 주행시간 CJO: 역 바이어스 pn 커패시턴스 SiC 다이오드는 모델이 다르다 .
ID
RS
CD
qd
D d
/
DC
dq dv2. 전력용 다이오드 : 직렬연결 1
2. 전력용 다이오드 : 직렬연결 2
2. 전력용 다이오드 : 병렬연결
정격전류보다 더 큰 전류가 요구될 때에는 다이오드를 병렬연결하여 사용한다 .
2 개의 다이오드 특성곡선이 서로 다르면 전류 분배가 같지 않다
D1 전류가 상승하면 L1 의 di/dt 가 증가하여
반대 극성의 전압이 L2 에 유기되어 D2 를 통과하는 경로의 임피던스가 줄어들어 전류가 D2 로 흐른다
iD
vD
R1 R2
D1 D2
i
iD
vD
R1 R2
D1 D2
i
L1 L2
2. 전력용 다이오드 : RC 회로
__________________
____ ______ t>0
VS
2. 전력용 다이오드 : RL 회로
_________________
____ ______ t>0
이 경우 갑자기 스위치를 off 하면 정상상태로 흐르던 전류가
2. 전력용 다이오드 : LC 회로
_________________
____ ______ t>0
여기서 R 이 없으므로 에너지 소모가 없고 발진한다 .
2. 전력용 다이오드 : RLC 회로
__________________________
____ ______
의 값에 따라 전류 파형이 다름
VS
D1
VL
VC
L
i
0 t
i
C
R 1 2 2
, ( ) 1
2 2
R R
s s L L LC ( / 2 )2 1/
D R L LC
2. 전력용 다이오드 : 환류다이오드
____________________
____ ______
RL 회로 등가회로
3. 다이오드 정류기
Point : 다이오드 정류기 동작 및 특성 이해 다이오드 정류기 종류
다이오드 정류기 특성 파라메타 이해 다이오드 정류기 해석 및 설계 비법 부하 전류에 대한 인덕터 효과
1. 개요 : 일반적으로 AC 를 DC 로 바꾸기 위해 사용하므로 역 회복시간이나 순방향 전압 강하는 무시한다