Power Diode   전력 다이오드

(2020-09-04)

Free Wheeling Diode, 환류 다이오드

1. 전력 다이오드

  ㅇ 일반 신호처리다이오드보다 큰 전력,전압,전류 용량(정격)을 가지며, 
     주파수 응답(스위칭 속도)이 낮은 편 


2. 전력 다이오드의 주요 특성 

  ㅇ 비제어(Uncontrolled) : 다른 전력용 반도체 소자와 달리, 제어용 전극 없음
     - 턴 온/턴 오프(On/Off) 제어 불가능

  ㅇ 큰 전압 및 큰 전류 정격
     - 절연내력을 키우기위해 pn 접합 사이에 불순물 농도가 낮은 에피택셜층(버퍼층)을 삽입하는 등

  ㅇ 역 회복(Reverse Recovery) 특성
     - 소수캐리어에 의한 역방향 전류가 어느 정도 흐른 다음에 역저지 능력이 회복되는 특성
     * 즉, 일반 다이오드는, 순방향에서 갑자기 역방향 바이어스되면, 
        . 소수캐리어재결합 수명 기간 동안에 역 누설전류가 어느정도 흐른 다음에 소멸되므로, 
        . 결국, 역 바이어스(턴오프)된 후에도, 일정기간 동안 턴온 상태를 유지하므로,
        . 빠른 스위칭 동작에 불리
        

  ㅇ 例) Silicon Carbide (SiC) 다이오드3. 전력 다이오드 주요 용도

  ㅇ 정류 기능
     - 전압 가변이 필요하지 않는 정류기 등에 주로 사용

  ㅇ 스위칭 레귤레이터에서의 환류 다이오드(Free Wheeling Diode) 기능
     - 환류 다이오드 : 기기의 손상을 방지하기 위해 부하와 병렬로 연결된 다이오드
        . 연속된 온-오프 동작에 따라 부하에 일시적으로 저장된 에너지로부터 전원쪽으로
          방전 전류가 역류하지 못하도록 환류시키는 역할

  ㅇ 소자 보호용 서너버 회로(Snubber Circuit)에서 바이패스 기능

  ㅇ 부하로부터 전원으로의 에너지 귀환4. 전력 다이오드 구분

  ㅇ 일반 정류형 다이오드 (General Diode)      
     - 주로, AC-DC 전력변환 (AC 입력 100/200 [V])
     - 최대 정격 : 대략, 6000 V, 4500 A 정도
     - 낮은 스위칭 특성
     - 긴 Recovery Time : 25 ㎲
     - 저속 역 회복(Soft Recovery) 특성을 갖음

  ㅇ 고속 역회복 다이오드 (Fast Recovery Diode, FRD)
     - 주로, DC-DC 전력변환(DC 출력 12, 5, 3.3 V) 또는 DC-AC 전력변환 
     - 최대 정격 : 대략, 6000 V, 1100 A 정도
     - 높은 스위칭 특성 : 수 10 kHz 
     - 짧은 Recovery Time : 0.1 ~ 5 ㎲
     - 고속 역 회복(Fast Recovery) 특성을 갖음
     - 역할 : 유도 부하에서 역 기전력이나 잡음을 흡수하는 역할

  ㅇ 쇼트키 장벽 다이오드 (Schottky Barrier Diode, SBD)
     - 낮은 순방향 전압강하 : 0.3 v 정도
     - Recovery Time : 수 ㎱ 정도
     - 역 회복(Reverse Recovery) 특성을 가지지 않음


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