2.4 功率二极管的散热解析

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功率器件工作原理解读

电力半导体器件所采用的主要材料仍然是硅。
第1章第6页
同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征： (1) 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数
其处理电功率的能力小至毫瓦级，大至兆瓦级 , 大多都远大于处理信息的电子器件。
第1章第7页
(2) 电力电子器件一般都工作在开关状态
正向导通时要流过很大的电流，其电流密度较大，因而额外载流子的注入水平较高，电导调制效应不能忽略
引线和焊接电阻的压降等都有明显的影响
承受的电流变化率 di/dt较大，因而其引线和器件自
身的电感效应也会有较大影响为了提高反向耐压，其掺杂浓度低也造成正向压降
较大
第1章第22页
1.2 功率二极管的基本特性
第1章第13页
按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类： ?单极型器件 ——由一种载流子参与导电的器件， MOS，肖特基二极管 ?双极型器件 ——由电子和空穴两种载流子参与导电的器件，晶体管，晶闸管， IGBT ?复合型器件 ——由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件， MOS控制晶闸管等
第1章第29页
2. 正向压降UF 指功率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
有时参数表中也给出在指定温度下流过某一瞬态正向大电流时器件的最大瞬时正向压降
3. 反向重复峰值电压 URRM 指对功率二极管所能重复施加的反向最高峰值电压
使用时，往往按照电路中功率二极管可能承受的反向最高峰值电压的两倍来选定
PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式，可能导致热击穿
第1章第20页
PN结的电容效应：为电PN容微结分C的D电电容荷。量结随电外容加按电其压产而生变机化制，和呈作现用电的容差效别应分，为称势为垒结电电容容CCBJ和，扩又散称势垒电容只在外加电压变化时才起作用，外加电压频率越高，势垒电容作用越明显。势垒电容的大小与 PN结截面积成正比，与阻挡层厚度成反比

单元2功率二极管-文档资料

•晶闸管（ SCR）
•场效应晶体管 (FET, Field Effect Transistor )
2019/3/8
2019/3/8
2 常州信息职业技术学院 2
单元２
功率二极管
新型功率器件
普通二极管
齐纳二极管(ZENER DIODE)
2019/3/8
2019/3/8
整流二极管
3 常州信息职业技术学院 3
2019/3/8
2019/3/8
15 常州信息职业技术学院 15
单元２
功率二极管
SPICE Model for p-n Diode
新型功率器件
2019/3/8
2019/3/8
16 常州信息职业技术学院 16
单元２
功率二极管
二、功率二极管
新型功率器件
1、功率二极管的结构 2、功率二极管的特性 3、性能参数 4、特种二极管
2019/3/8
2019/3/8
13 常州信息职业技术学院 13
单元２
功率二极管
半导体二极管
新型功率器件
普通二极管：整流二极管、检波二极管、稳压二极管、恒流二极管、开关二极管等；特殊二极管：微波二极管、变容二极管、雪崩二极管、SBD、TD、PIN、TVP管等；
敏感二极管：光敏二极管、热敏二极管、压敏二极管、磁敏二极管；
符号 P V W C
意义普通管微波管稳压管参量管
10 常州信息职业技术学院 10
单元２
第一部分
功率二极管
第三部分 F Z L S N 发光管整流器整流堆隧道管阻尼管低频小功率管， f hfb ＜ 3 M H z ， P c＜ 1 W 高频小功率管， f hfb ≥ 3 M H z ， P c＜ 1 W 低频大功率管， f hfb ＜ 3 M H z ， P c≥ 1 W

阻容压降_二极管发热_概述及解释说明

阻容压降二极管发热概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在探讨阻容压降和二极管发热的相关问题，并提供解释与说明。

阻容压降是指在电路中，由于电流通过阻值和电容的耦合作用，产生的能量损失与热量积累导致的电压下降现象。

而二极管作为常见的电子元件之一，在正向工作时会因载流而产生一定的热量。

本文将从概念、原理、影响因素以及解决方法等方面进行分析论述。

2. 文章结构本文将分为四个主要部分进行叙述：引言、阻容压降探讨、二极管发热原理解释和结论。

引言部分将对文章涉及内容进行简单介绍，帮助读者了解文章框架和目的。

3. 目的本文的目标是深入探讨阻容压降和二极管发热现象，并提供对应的解决方法。

通过对问题的解释与说明，让读者能够更好地了解这两个问题并加以应对。

同时，本文还将展望未来可能出现更优秀解决方案与应用前景，旨在促进相关领域的技术发展和创新。

2. 阻容压降探讨2.1 什么是阻容压降阻容压降是指在电路中，由于元件本身具有一定的电阻和电容特性，而产生的能量损耗和电压变化现象。

当电流通过一个元件时，会在该元件上产生一定的电压降，这个电压降即为阻容压降。

2.2 影响因素分析阻容压降大小受多种因素影响。

首先，电流大小会直接影响阻容压降的大小，一般情况下，电流越大，则阻容压降也越大。

其次，元件本身的特性对阻容压降也有影响。

例如，在晶体管、二极管等器件中，其导通和截止时的特性不同，从而导致不同的阻容压降。

此外，环境温度也会对阻容压降产生影响。

较高的环境温度可能会增加元件内部电阻和散热问题，从而进一步增加了阻容压降。

2.3 解决方法介绍为了减小或避免过大的阻容压降引发问题，可以采取以下方法进行解决。

首先，选择合适的元件和电路设计是关键。

选用低压降的元件可以有效地减小阻容压降。

其次，合理布局和散热设计也很重要。

通过良好的散热设计和合适的布局，可以有效降低元件温度，从而减小阻容压降。

此外，增加供电线路的直径、减小线路长度等措施也可一定程度上减少阻容压降。

功率二极管

1、功率二极管功率二极管是电力电子线路最基本的组成单元，他的单向导电性可用于电路的整流、箝位、续流。

外围电路中二极管主要起防反作用，防止电流反灌造成期间损坏。

2、导热硅脂导热硅脂俗称散热膏，导热硅脂以有机硅酮为主要原料，添加耐热、导热性能优异的材料，制成的导热型有机硅脂状复合物，用于功率放大器、晶体管、电子管、CPU等电子原器件的导热及散热，从而保证电子仪器、仪表等的电气性能的稳定。

导热硅脂是一种高导热绝缘有机硅材料，几乎永远不固化，可在-50℃—+230℃的温度下长期保持使用时的脂膏状态。

既具有优异的电绝缘性，又有优异的导热性，同时具有低游离度（趋向于零），耐高低温、耐水、臭氧、耐气候老化。

3、电阻它是一个限流元件，外围电路中主要起到限制电流和分压的作用，具体的选取使用可以致电我司提供技术支持4、高温导线高温导线是导线的一种，具有优良的耐腐蚀性能，抗油、强酸、抗强碱、强氧化剂等；具有优良的电绝缘性能、耐高电压、高频损耗小、不吸潮、绝缘电阻大；具有优良的耐燃、耐老化性能、使用寿命长。

我司有各种规格的高温导线供选择5、螺钉螺钉是一种常见的紧固件，在机械、电器及建筑物上广泛使用。

一般材质为金属或塑胶，呈圆柱形，表面刻有凹凸的沟称为螺纹。

禁锢电源模块时选择合适的螺钉很重要，我司有各种规格螺钉供选择，配套我司的模块使用6、螺母螺母就是螺帽，与螺栓或螺杆拧在一起用来起紧固作用的零件，所有生产制造机械必须用的一种元件根据材质的不同，分为碳钢、不锈钢、有色金属（如铜）等几大类型。

我司有全规格螺母供选择7、焊片我司焊片规格齐全，数量充足，主要用途为导线与机壳或者端子之间连接使用。

具体规格选用请致电我司技术支持8、弹片、平垫作为螺母紧固零件时防止震动脱落使用，具体的规格选用根据选取的螺母，螺钉的规格使用9、散热片散热片是一种给电器中的易发热电子元件散热的装置，多由铝合金，黄铜或青铜做成板状，片状，多片状等。

散热片规格具体选用可致电我司技术支持10、三极管三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。

《功率二极管》PPT课件

恢复系数Sr定义：
Sr
下降时间t f 延迟时间td
t f t2 t1
ts t1 t0
Sr越大，二极管的恢复性能越软。下图为几种二极管的瞬态电流波形，由于阶跃二极管在关断过程中di/dt越高，则过冲峰值电压URP越高。
3、功率二极管的主要参数
图为常州银河半导体有限公司快恢复二极管的主要参数
二极管从导通到截止的过渡过程与反
向恢复时间trr、最大反向电流值IRM，
与二极管PN结结电容的大小、导通时
正向电流IFR所对应的存储电荷Q、电路参数以及反向电流di/dt等都有关。
关断过程自时刻tF开始，这时加在二极管上的偏置电压反向，正向电流IF以速率di F/dt下降，其值由开关电路的外电感L和反向电压UR决定即
用数字表示同种器件型号的序号用字母表示器件的种类用字母表示材料三极管
第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管
第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关
管
半导体二极管
普通二极管：整流二极管、检波二极管、稳压二极管、恒流二极管、开关二极管等；
硅片器件。
另一类是加保护环（也称终端延伸技术）
如在P+N结的表面露头处扩散一个低掺杂的P型环，将表面的P +N结变成PN结，从而使空间电荷层变宽，提高了其反向击穿电压。适用于功率较小的高反压二极管。
只要数目足够多，击穿电压就可以接近平面结的理想值。
也可以两者结合起来使用，以提高反向击穿电压。
与正向电流IF（IAV）对应的电力二极管上的两端电压VF即为正向电压降
（8）反向漏电流

功率二极管

PIN功率二极管的开关特性
➢区间④中，二极管开始关断，外加反向电压，Nˉ区域中还存在大量少数载流子空穴，内建电场还是正向，只有少数的载流子复合消失或者扩散出去后，P Nˉ结才可以建立。因此，二极管还处于正向偏置状态。在④结束的时刻， Nˉ区域中少数载流子已经被完全抽走，这时，P Nˉ结开始反向偏置，承受反向电压。
正向偏置时，空间电荷区主要是P-Nˉ结，P区和 N区的载流子同时注入到本征区，但本征区的掺杂浓度比较低，电子和空穴不会立刻进行复合，会延迟一段时间，本征区会存在大量的载流子，故本征区的电阻很低。
PIN功率二极管的开关特性
当二极管中的电压、电流缓变时，我们可以用静态特性—伏安特性来描述。但是，当二极管的电压、电流发生突变时，器件中的载流子分布与静态条件下的情况有着显著的差异。
IRMURM b) 正向偏置转换为反向偏置
快速恢复二极管开关特性
u i
UFP
iF
开通过程：
正向压降先出现一个过冲UFP，
经过一段时间才趋于接近稳态 2V
uF
压降的某个固定值。
0
tfr
t
正向恢复时间tfr。
a) 开通过程
电流上升率越大，UFP越高。 IF diF
dt
trr
关断过程（加反向电压UR）
PIN功率二极管的开关特性
➢区间⑤中，反向电流给二极管的结电容充电，在⑤结束的时候，结电容充电到二极管反向阻断电压，此时，流过二极管的电流为零。 ➢区间⑥中，二极管处于反向关断状态，承受反向电压。
快速恢复二极管开关特性
u i
动态特性
UFP
iF
——二极管的电压-电流特性随时间变化的

大功率发光二极管的热管理及其散热设计

ｐｒｔｒｆｈｇ～ｐｏｒＬＥＤｓ５８ｏｅａｕｅｏｉｈｗｅｉ４．５Ｃ．Ｉｓｇｏｇｅｍｅｔｗｉｈｈｏｅｉａａｃｌｔｎｒｓｌｓｔｉｏｄａｒｅｎｔｔｅｔｅｒｔｃｌｃｌｕａｉｅｕｔ．ｈｏＴｈｅｕｔｈｗｈｔｗｈｎｔｒａｏｅｔｄｓｉａｉｎｉｃｅｓｓｔｅｔｉａｕｅｒｓｌｓｓｏｔａｅｈｅａｅｆｈａｉｓｐｔｎｒａｅｏａｃｒａｎＶｌｅ，ｔｅｈａｓｉａｉｎｏｈｅｔｄｉｓｐｔｏｅｆｃｅｌｉｓａｃｎｔｎ．Ｔｈｓ，ｏｓｄｒｎｈｅｌｗｅｒｄｃｏｔｆｔｒｆａｎｏｓａｔｅｌｕｃｎｉｅｉｇｔｏｒｐｏｕｔｃｓｓ，ｔｅａｅｆｈｅｔｓｎＳａｔｒｓｏｄｈｒａｏａｉｋｈａｈｅｈｌｒｎｅＷｈｎｔｅｈａｉｋｉｎｔｌｄｆｒｔｅｖｒｉａｎｓｔｈｅｌｆ．ｔｅａｒ—ｆｕｄｆｏｏｎｍｐｄｄ。ａｇ．ｅｈｅｔｓｎＳｉｓａｌｏｈｅｅｌｆｏｔｅｔｈｉｌｉｗｎｕｉｅｅｅｔｉｌ
ＴｈｒａａｇｍｅｔａｄＨｅｔＤｉｓｐｔｏｅｍｌＭｎａｅｎｎａｓｉａｉｎＤｅｉｎｆｒＨｉｈ — ｐｗｅｓｇｏｇ — ｏｒＬＥＤｓ
ＺＨＯＵｎｇ—ｚｏ．ＬｏａＬＯＮＧｉ—ｍｉＷＵｎ —ｓＨａｎ，Ｆｅｇｈｕｎ，ＡＮｎｇ，ＷＵＢｉＹｉ—ｐｉｇｎ

功率二极管特性及主要参数

功率二极管特性及主要参数功率二极管的基本特性：1.静态特性功率二极管的静态特性主要是指其伏安特性，功率二极管的伏安特性曲线与普通小功率二极管基本一致，如图1所示。

当功率二极管承受的正向电压大到一定值(门槛电压Uth)，正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状态。

与正向电流If对应的功率二极管两端的电压Uf，即为其正向电压降。

当功率二极管承受反向电压时，只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。

(1)正向特性当二极管加正向电压（P接电源的正端，N接电源的负端）时，伏安特性曲线分为正向死区和正向导通区两部分。

1)正向死区：图1所示OA段，称为正向死区。

当加在二极管两端正向电压较小时，正向电流极小（几乎为零），二极管呈现很大的电阻，这一部分区域称为正向特性的死区。

随着二极管两端电压不断增大，并超过某一电压时，流过二极管的电流迅速增加，所以称这个电压为门坎电压，有时也称死区电压。

在常温下，硅管的门坎电压约为0.5 -0.7V．锗管约为0 1 -0. 3V。

2)正向导通区：图1所示AB段为正向导通区。

当二极管正向电压大于门坎电压Vth时，电流随电压增加而迅速增大，二极管处于导通状态，电流与电压的关系基本上是一条指数曲线。

此时正向电流上升很快，而二极管的正向压降变化很小，基本保持不变。

(2)反向特性当二极管两端加反向电压时，伏安特性曲线分为反向截止区和反向击穿区两部分。

1)反向截止区：图1中OC段为反向截止区。

在反向截止区，给二极管加反向电压时，反向电流很小，呈现的电阻很大，二极管处于反向截止状态，这时流过二极管的反向电流几乎不随反向电压的变化而变化，该电流叫做反向饱和电流Is。

在正常情况下，小功率硅管的反向漏电流很小，只有纳安( nA)数量级，它的数值越小越好。

反向饱和电流受温度影响较大，温度升高时，反向饱和电流随之增加。

2)反向击穿区：当反向电压增加到一定大小时，反向电流急剧增加，这种现象称为二极管的反向击穿，如图1的CD段所示，这时的反向电压称为二极管的反向击穿电压，用V BR 表示。

二极管的特性参数及应用

1）正向特性当二极管承受正向电压小于某一数值时，还不足以克服PN结内电场对多数载流子运动的阻挡作用，这一区段二极管正向电流 IF 很小，称为死区。死区电压的大小与二极管的材料有关，并受环境温度影响。通常，硅材料二极管的死区电压约为0.5 V，锗材料二极管的死区电压约为0.2V。当正向电压超过死区电压值时，外电场抵消了内电场，正向电流随外加电压的增加而明显增大，二极管正向电阻变得很小。当二极管完全导通后，正向压降基本维持不变，称为二极管正向导通压降UF。一般硅管的UF 为0.7V，锗管的UF为0.3V。
这是最常用的七段数码显示。要使它显示0~9的一系列数字只要点亮其内部相应的显示段即可。七段数码显示有共阳极(b)和共阴极 (c)之分。数码管的驱动方式有直流驱动和脉冲驱动两种，应用中可任意选择。数码管应用十分广泛，可以说，凡是需要指示或读数的场合，都可采用数码管显示。
2. 稳压二极管硅稳压二极管简称稳压管，是一种特殊的二极管，它与电阻配合具有稳定电压的特点。 1）稳压管的伏安特性稳压管正向偏压时，其特性和普通二极管一样；反向偏压时，开始一段和二极管一样，当反向电压达到一定数值以后，反向电流突然上升，而且电流在一定范围内增长时，管两端电压只有少许增加，变化很小，具有稳压性能。这种“反向击穿”是可恢复的，只要外电路限流电阻保障电流在限定范围内，就不致引起热击穿而损坏稳压管。
2）稳压管的主要参数 a. 稳定电压值UVDZ: 稳压管在正常工作时管子的端电压, 一般为3~25V，高的可达200 V。 b. 稳定电流IVDZ: 稳压管正常工作时的参考电流。开始稳压时对应的电流最小，为最小稳压电流 IVDZmin ；对应额定功耗时的稳压电流为最大稳压电流 IVDZmax。 c. 动态电阻rVDZ:稳压管端电压的变化量ΔUVDZ与对应电流变化量ΔIVDZ之比，即 Uv DZ rvDZ Iv DZ

大功率LED散热器导热、散热机理分析

本文主要运用热传导、对流、辐射以及能量守恒定律等相关理论知识，对LED散热器的导热、散热机理进行了简单的分析，并就环境温度、散热器导热系数、表面材料的辐射系数等因素对LED灯结温的影响进行了讨论。

最后通过实验对部分分析结果进行了验证。

LED灯由于节能、环保、工作寿命长等特点而倍受社会各界的关注，然而大功率LED 灯在工作过程中，除发光外同时产生大量热能，而LED结温(芯片温度)的高低直接影响灯具的寿命。

因此，大功率LED灯需要散热器将热量二次导出，并散发到环境中。

通电开始LED 灯及散热器的温度会不断升高，工作一定时间后，LED灯产生的热量与散热器等散出的热量达到一定的平衡，最终LED灯的结温达到一个稳定状态。

LED灯结温的高低除与其本身的参数、实际功率有关外，还与散热器的性能有关，下面就LED结温与散热器性能的关系及LED散热器导热、散热的机理进行分析、讨论。

一、LED散热器导热、散热机理分析我们采用同样的灯源、环境和连接方式，对不同的散热器进行分析，在实际LED结温测试时，为了测温点的稳定性，我们给LED灯及散热器外置了一个玻璃箱(参见图1)。

Q产=W*a*t式中：Q产：LED灯工作时产生的热量W：LED实际功率a：系数(与发光效率有关)t：时间产热在一定条件下，LED灯工作时，同样的灯源和电源产生的热量可以简单地认为与其功率、时间等成正比，基本上是一个恒定值，与散热器无关，可用下式表示：散热图1所示LED散热过程如下：首先，LED灯产生的热量少部分传递给灯罩，大部分通过铝基板传给散热器，再由散热器上端面传导至散热器外表面，然后由散热器外表面、灯罩(因实验条件相同，这里假定灯罩传递的热量数值变化不大，是一个定值)等渠道通过热辐射、对流等方式将热量传给玻璃箱内的空气，最后热量再通过玻璃箱直接传到环境空气中。

其中LED灯到散热器外表面的传热方式以传导为主，另外有少量热(散热器内腔)通过对流和辐射等方式传递，为便于分析在此忽略不计。

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功率二极管
碳化肖特基二极管
新型功率器件
一、期待中的SiC器件
随着对大功率变换器、高速变换器的需求日益增加，开始感到硅功率器件的性能受到限制，面对广阔的市场，不得不考虑一些新的材料，长远考虑金刚石是一理想的材料，近年来SiC材料越来越受到重视，有人预言：碳化硅是21世纪最好的电力电子器件材料。
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功率二极管
新型功率器件
但电力电子器件在传递和处理电能的同时，也要通过电-热转换消耗一部分电能。为了保持器件的正常工作，由消耗电能转换而成的热量必须及时传出器件并有效的散发掉。这就涉及到散热原理与散热措施两方面的内容。
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功率二极管
一、散热原理
新型功率器件
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功率二极管
新型功率器件
为了减小SBD的结电容，提高反向击穿电压，同时又不使串联电阻过大，通常是在N＋衬底上外延一高阻N－薄层。金属材料应选用与半导体接触形成的势垒高度较低的金属。
对于n-Si,常用的金属有Ni、Mo、Ti、Pt 对于n-GaAs，采用过的金属有Au、Ag、Ni、 Cr、Ti
7
7
功率二极管
SiC晶体也是一种多晶型的，从物理参数看，与Si相比有以下特点：
新型功率器件
① 带隙宽度是硅的2~3倍
② 绝缘击穿电场是硅的10倍
③ 热导为硅的3倍
④ 本征温度是硅的3~4倍这些特点决定了碳化硅是制作功率器件的理想材料
8
8
功率二极管
新型功率器件
2000年5月4日，美国CREE公司和日本关西电力公司联合宣布研制成功12.3kV的SiC 功率二极管，其正向压降VF在100A/cm2电流密度下为4.9V。这充分显示了SiC材料制作功率二极管的巨大威力。
规定的最高结温（允许的结温）远低于其本征失效温度（芯片面积大，温度分布不均匀）
器件
硅功率二极管：
Tjm
135~150℃
军用设备：
超高可靠性设备：
125~130℃
105℃
17
17
功率二极管
新型功率器件
热传输与电传输有很大的相似性，其过程也有稳态（管芯发热率与散热率相等，结温不再升高，处于热均衡状态）和瞬态（升温或降温的过渡过程）
功率二极管
肖特基势垒二极管（SBD）
新型功率器件
肖特基二极管是以其发明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode,缩写成SBD）的简称。是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。是近年来间世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅 0.4V左右，而整流电流却可达到几千安培。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。 1
热传导自然散热的方式
（热力学原理）
热对流
热辐射
13
13
功率二极管
新型功率器件
电力电子器件的主要发热部位在半导体芯片内部，由消耗电能产生的热量首先通过热传导转移到管座（外壳的底座）和散热器上，然后经热传导、对流和辐射等多种传热形式散发给空气或水等吸收介质。在这些散热方式中，辐射散热的热量很少，通常只占1%-2%
14
14
功率二极管
新型功率器件
半导体功率器件安装示意图
15
15
功率二极管
新型功率器件
在利用空气散热的自然冷却和风冷方式中，对流是热量从管座或散热器向空气散失的主要方式。当用水或其他液体散热时，散热器壁与散热介质之间的热传导则是主要的散热方式。
16
16
功率二极管
新型功率器件
1
功率二极管
肖特基二极管特点
新型功率器件
优点： 1、正向导通压降低 2、反向漏电流受温度变化小
3、动态特性好，工作频率高
缺点： 1、反向漏电流大
2、耐压低
2
2
功率二极管
材料、结构和工艺
新型功率器件
目前主要使用的半导体材料有硅和砷化镓二种。GaAs介电常数小、迁移率大，相对硅、锗二极管，其结电容CJ和串联体电阻小、截止频率高、噪声小，缺点是GaAs和金属接触的势垒高度，一般比硅大，因而导通电压比较高。由于电子的迁移率比空穴大，为获得良好的频率特性，故一般选择n型的半导体材料作基片。
18
18
功率二极管
1、稳态热阻
新型功率器件
热传输遵从热路欧姆定律：
T Pd R
△T——冷热端的温差（k）（类似电压）
Pd——功率耗散，即热流（散热速率，类似电流，单位时间内产生的热量）（W）
Rθ——热阻（k/w）（稳态热阻）
19
19
功率二极管
新型功率器件
1 1 L R hA k A
Rj a
T j max Ta Pd
4
4
功率二极管
新型功率器件
功率肖特基势垒二极管主要是利用薄膜淀积技术在N型低阻硅上，淀积一层金属（铬、铂、钨、钼等）制成。其结构有二种，如右图所示
5
5
功率二极管
新型功率器件
P型环与n型外延层构成pn结，它与肖特基二极管并联，肖特基二极管的正向压降低于 pn结的，不会影响肖特基二极管的正向特性，但反向状态下，p区将增加边缘势垒层的曲率和半径，反向特性得到明显改善。
h——散热系数 k——热导率 A——散热面积 L——热流路程长度
20
20
功率二极管
新型功率器件
散热设计的主要任务就是根据器件的耗散功率设计一个具有适当热阻的散热方式和散热器，以确保器件的芯片温度不高于最大结温Tjmax
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功率二极管
新型功率器件
设散热器的环境温度为T a，则芯片到环境的总热阻：
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功率二极管
新型功率器件
2.4 功率二极管的散热措施
一、散热原理二、散热器及其安装
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功率二极管
新型功率器件
半导体器件的基本结构是PN结，而PN结的性能与温度密切相关，为了保证器件正常工作，必须规定最高允许的结温Tjm ,与最高结温对应的器件的耗散功率即是器件允许的最大的耗散功率。器件正常工作时不能超过最高结温和功率的最大允许值，否则器件的特性与参数将要发生变化，甚至因为电极或半导体层的熔化而将永久失效。