浅谈二极管的功耗

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    由于结电容的存在，二极管在正向偏置，反向偏置及零压偏置的转换过程中，必然需要一个动态的调节过程，这个过渡的过程必然需要一定的时间。动态过程如下：

二极管的的几个主要参数：

正向平均电流ITAV：也叫做半波电流平均值，在长期运行时，在指定的管壳温度及散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。在此电流下，因管子的正向压降引起的损耗造成的结温升高不会超过所允许的最高工作结温。这也是标称其额定电流的参数。该参数等效于相同时间流过同等电量的直流电流值。

ITAV =

其中Im为交流电流峰值，Irms为交流电流有效值。

正向有效值电流ITrms：也叫做半波电流有效值，等效于相同工况同时间产生相同热的直流电流值。

ITrms = = 1.57ITAV

正向压降UF：指二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降。因此，通态时管压降是随输入交流电流而改变的。

正弦半波电流引起的损耗，其平均功率并不等于平均电压与平均电流的乘积，而是取瞬时功率在一个周期内的平均，及P瞬 = U瞬×I瞬；因此使用公式Pr = UF×Io 是错误的。

二极管模型：半导体器件的门槛电压UT0，爬坡电阻为RT0（门槛电压和爬坡电阻会在datasheet中出现），则器件在通过电流I = Im sinωt时，器件的正向通态电压：

推导得：

显然，当半导体器件控制角为0时，即在半个周波内全通时：

有时候，参数表中也给出在指定条件下流过某一瞬态正向大电流时电力二极管的最大瞬时正向压降。这个时候需要计算门槛电压和爬坡电阻。

以图中125℃曲线为例，在线性区画直线向下延伸，与电压轴的交点即为转折电压，见图中红色位置；取该直线的斜率即为爬坡电阻，RT0 = △I / △U，见绿色位置。

断态损耗：

功率半导体器件的dIF / dt取决于PN结存储的电荷，其损耗为：

需要注意的是，反并联拓扑中，反向电压其实会被导通的管子钳位到正向通态电压UTM。在损耗在整流电路中需要注意。

断态损耗的话，实测的数据是最准的，若非关心该数据，实际可以忽略

VFP正向峰值电压，IFP正向峰值电流，均为时间t的函数，tfp正向恢复时间，需实测。

因此正弦半波时该损耗很小。高频是需要注意

VRP反向峰值电压，IRP反向峰值电流，均为时间t的函数，tf电流下降时间。

同样的，正弦半波时关断损耗也很小。

结论：在正弦半波工况下，总损耗非常接近于通态损耗，实际选型时，可选择损耗等于通态损耗或通态损耗的1.1倍。

应该注意的是，当用在频率较高的场合时，功率器件的发热原因除了正向电流造成的通态损耗外，其开关损耗也往往不能忽略。当采用反向漏电流较大的功率器件时，其断态损耗造成的发热效应也不小。在选择正向电流定额时，这些都应加以考虑。

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