Lignes directrices pour la sélection des diodes

Lors de la sélection d'une diode pour une application particulière, plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour garantir de bonnes performances et une bonne fiabilité.Un facteur dans ce processus de sélection consiste à comprendre les différentes caractéristiques de la diode, telles que sa chute de pression de conduction directe, sa tension de fonctionnement maximale et sa fiabilité dans des conditions variables.Cet article vous guidera à travers ces facteurs, expliquant les différents attributs et comment ils influencent le processus de sélection des diodes.Il fournit également quelques considérations pour atteindre les performances des diodes les plus efficaces dans la conception du circuit.

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Comprendre les éléments de la diode

Les diodes sont des composants importants dans les circuits électroniques, largement utilisés pour leur capacité à contrôler l'écoulement du courant électrique.Voici quelques facteurs importants à considérer lors de la sélection des diodes pour vos circuits, en se concentrant en particulier sur les diodes de suppresseur de tension transitoire (TVS).La compréhension de celles-ci peut vous aider à garantir les bonnes performances, la longévité et la fiabilité de vos conceptions électroniques.Il existe de nombreuses considérations dans la sélection des diodes, y compris des caractéristiques telles que la chute de pression de conduction vers l'avant, le courant nominal, la tolérance à la tension inverse, etc.

Facteurs à considérer dans la sélection des modèles

Lors de la sélection des modèles de diodes, plusieurs facteurs doivent être évalués pour garantir des performances, une fiabilité et une compatibilité optimales avec l'application prévue.La compréhension de ces facteurs vous aidera à prendre des décisions éclairées pendant la sélection des composants.

Chute de tension et conduction vers l'avant

Chute de tension de conduction vers l'avant

La chute de tension à travers une diode lorsqu'il mène le courant est un facteur crucial dans ses performances.Ce changement de tension se produit lorsque le courant traverse la charge, et il est appelé la chute de tension.Plus précisément, la "chute de tension d'activation" est la tension à laquelle la diode commence à mener.La relation entre la tension directe et le courant est significative car, à faible tension vers l'avant, le courant est négligeable, tandis qu'à des tensions plus élevées, le courant augmente rapidement à mesure que la diode s'allume.La diode idéale aura une baisse de basse tension, minimisant les pertes et la production de chaleur, ce qui est important pour l'efficacité énergétique.

La relation entre la chute de tension directe et le courant de conduction varie en fonction du matériau de la diode, comme le silicium ou le germanium, ces derniers ayant généralement une tension de seuil inférieure (environ 0,2 V) par rapport aux diodes de silicium (0,6 V).Par conséquent, lors de la sélection d'une diode, en choisissant une avec la chute de tension la plus basse, adaptée au courant de fonctionnement, peut avoir un impact sur l'efficacité globale et la dissipation de la chaleur.

Effets de la température sur la chute de tension

La chute de tension de la diode est influencée par la température ambiante.À mesure que la température augmente, la chute de tension directe diminue généralement.Cependant, des températures extrêmes peuvent entraîner des problèmes de stabilité, nécessitant une compression pour assurer un fonctionnement sûr.Par exemple, tandis que le SM360A La diode montre une chute de tension la plus élevée à -45 ° C, elle reste stable dans la plage de fonctionnement, mais à des températures supérieures à 75 ° C, le dénatur devient nécessaire pour éviter la surchauffe et les dommages.

Courant nominal et courant avant maximum

Courant nominal (IF)

Le courant nominal fait référence au courant moyen que la diode peut gérer pendant le fonctionnement à long terme sans surchauffe.Cette valeur est généralement liée à la taille de la jonction PN de la diode et à sa capacité à dissiper la chaleur.Par exemple, les diodes de silicium peuvent gérer jusqu'à 1000A, tandis que les diodes de germanium prennent généralement en charge les courants inférieurs (environ 1a).La capacité de gérer l'accumulation thermique est importante pour éviter les dommages causés par la matrice.Le dépassement du courant nominal sans refroidissement adéquat entraînera la surchauffe de la diode et potentiellement échouer.

Courant avant maximum

Cette valeur définit le courant le plus élevé que la diode peut passer sans subir de dommages en raison d'une chaleur excessive.Il est important de sélectionner une diode dont le courant avant maximum s'aligne sur les exigences de courant du circuit, en considérant les conditions thermiques.

Courant rectifié moyen maximum

Il s'agit du courant moyen de pointe qui traverse la diode dans un circuit de redresseur à demi-onde.Lors de la sélection d'une diode pour les applications de rectification, le courant rectifié moyen maximum garantit que la diode peut gérer la charge de courant attendue sans défaillance.Cette valeur doit s'aligner sur les spécifications de conception du circuit de redresseur pour assurer un bon fonctionnement.

Courant de surtension maximale

Le courant de surtension fait référence à une brève augmentation du courant qui dépasse le courant nominal.Les diodes doivent être capables de résister à cette augmentation sans subir de dommages.La capacité de courant des diodes utilisé dans les alimentations et les circuits où des courants élevés soudains peuvent se produire, comme dans les charges inductives.

Tension de crête inverse maximale

La tension de crête inverse est la tension maximale qu'une diode peut résister dans le sens inverse sans panne.Une exposition répétée aux tensions inverses peut endommager la diode, conduisant à une défaillance.La tension de crête inverse maximale dans les applications de rectification, où la diode est soumise à des tensions à la fois vers l'avant et inverse.Des diodes avec des cotes de tension de crête inverse élevées sont nécessaires pour les applications à haute tension.

Tension inverse maximale

La tension inverse se réfère à la tension à courant continu maximale qu'une diode peut maintenir dans le sens inverse.Cette note est importante lors de la conception de circuits qui impliquent une puissance CC et garantit que la diode n'échouera pas dans des conditions de tension inverse continue.

Fréquence de fonctionnement maximale

À mesure que la fréquence de fonctionnement augmente, la capacité de la diode à mener dans une direction se détériore en raison de la capacité de jonction.Les diodes à haute fréquence, telles que les diodes de contact point, peuvent gérer les fréquences supérieures à 100 MHz, tandis que les diodes de redresseur sont généralement limitées aux fréquences plus basses, autour de quelques milliers de Hz.La réponse en fréquence de la diode doit correspondre à la fréquence opérationnelle du circuit pour éviter la dégradation des performances.

Temps de récupération inversé

Cela indique le temps de retard entre le moment où la diode s'éteint et lorsque le courant cesse complètement.Minimiser le temps de récupération inverse pour les applications qui impliquent une commutation à grande vitesse, car de longs temps de récupération peuvent provoquer l'inefficacité et la distorsion du signal.

Manipulation de puissance maximale

La puissance maximale fait référence au niveau de puissance le plus élevé que la diode peut gérer sans surchauffe.Les diodes se dissipent comme la chaleur et leur capacité à gérer cette chaleur pour un fonctionnement fiable.Ceci est important pour les diodes Zener et les diodes de résistance variable, qui sont couramment utilisées dans les applications de régulation de tension.

Courant des fuites de saturation inverse

Le courant de fuite se produit lorsqu'une petite quantité de courant traverse la diode dans le sens inverse, même lorsqu'elle ne mène pas.La quantité de courant de fuite dépend de la température et varie en fonction du matériau semi-conducteur.Les diodes de silicium ont généralement un courant de fuite dans la gamme NA, tandis que les diodes de germanium peuvent avoir des courants de fuite dans la gamme MA.

Derration et température de la jonction

Pour prolonger la durée de vie et améliorer la fiabilité des diodes, un décollement est souvent appliqué.En exploitant la diode à une température de jonction inférieure à sa valeur nominale maximale, sa longévité peut être augmentée.Par exemple, l'exploitation d'une diode à 125 ° C peut réduire sa durée de vie, mais le décorer à 110 ° C peut doubler sa durée de vie.Cette pratique est importante lorsque vous travaillez avec des environnements de haute puissance ou à haute température.

Normes de sécurité

Lors de la sélection des diodes, il est important de s'assurer qu'ils respectent les certifications de sécurité telles que UL (Amérique du Nord), CSA (Canada) et TUV (Allemagne).Ces certifications garantissent que la diode est conforme aux réglementations de sécurité, réduisant le risque d'échec ou de risques de sécurité pendant le fonctionnement.

Conception de fiabilité

La fiabilité est pour les performances de tout composant électronique.Assurer une sélection appropriée, une conception de circuits, un support mécanique et une gestion thermique prolongera la durée de vie de la diode et de l'ensemble du système.La conception efficace de la fiabilité aide à prévenir l'échec en raison de contraintes inappropriées et de conditions environnementales.

Conception de tolérance

La conception de la tolérance implique la prise en compte des variations de la diode en raison des tolérances de fabrication, des changements de température et des effets de vieillissement.Permettre une certaine flexibilité dans ceux-ci garantit que le circuit fonctionnera de manière fiable même lorsque les composants s'écartent de leurs valeurs nominales.

Considérations d'emballage

L'emballage joue un grand rôle dans la performance et la fiabilité des diodes.L'utilisation de packages de diodes insérés axialement et de diodes de jonction ouverte n'est pas recommandée en raison de mauvais problèmes de fiabilité et de dissipation de la chaleur.Le choix d'un ensemble de haute qualité tel que les diodes passivées en verre (GPP) garantit de bonnes performances, la stabilité et la gestion de la chaleur.

Comparaison technique des puces GPP et OJ

Dans le processus de passivation et de test, les puces GPP subissent une passivation en verre au stade de la plaquette, permettant des tests de sonde VR avant l'assemblage.En revanche, les puces OJ ne peuvent effectuer des tests VR qu'après que le produit a été complètement assemblé.Les puces GPP sont structurales disposant d'un VRM 1000V avec une surface P + passivue rainurée et une structure de biseau négative sur la MESA.Cette conception crée un champ électrique de surface plus élevé par rapport au reste du corps.Les puces OJ manquent ce biseau et ont plutôt une surface de coupe plate.En termes de passivation, les puces GPP appliquent une passivation en verre spécifiquement sur la zone de jonction PN, entraînant une protection ciblée et efficace.Les puces OJ, en revanche, utilisent du caoutchouc de silicone pour une couverture en coupe complète, offrant une passivation plus large mais moins optimisée. La méthode de coupe différencie en outre les deux.

Les puces GPP s'appuient sur la coupe mécanique, qui introduit une couche de dommages de coupe.En comparaison, les puces OJ sont produites par gravure chimique, ce qui élimine la couche de dégâts de coupe et améliore l'intégrité structurelle.Le traitement des matériaux et les performances varient également.Les puces GPP sont passivées avec une couche de verre inorganique fondu à haute température, améliorant la température de leur jonction (TJM) et la stabilité du courant inverse à haute température (HTIR).En revanche, les puces OJ sont plus compatibles avec l'emballage traditionnel, qui reste largement utilisé.

Variations du processus de production

Les processus de fabrication de ces puces sont notamment distincts.Les puces OJ nécessitent plusieurs étapes, notamment la soudure, le décapage, la passivation, le blanchiment, le durcissement et la cuisson.Leurs caractéristiques de performance électrique et de tension inverse sont étroitement liées aux processus de décapage et d'emballage.L'emballage plug-in est la forme la plus courante pour les puces OJ.Pendant ce temps, la production de puces GPP implique le décapage et la passivation au stade de la plaquette, qui détermine directement les propriétés électriques de la puce.Les puces GPP sont généralement scellées à l'aide de l'emballage de type patch, ce qui optimise leur conception compacte et haute performance.

Conclusion

La sélection de la bonne diode implique une compréhension approfondie des caractéristiques électriques et opérationnelles qui influencent les performances.En évaluant les facteurs tels que la tension de conduction directe, les cotes de courant, la tolérance à la tension inverse et les facteurs de fiabilité, vous pouvez vous assurer que la diode choisie répondra aux exigences de l'application.Une bonne sélection de diodes améliore non seulement l'efficacité du circuit, mais contribue également à la longévité et à la sécurité de l'ensemble du système.

Questions fréquemment posées

1. Quels facteurs dois-je considérer lors de la sélection d'une diode?

Lors du choix d'une diode, concentrez-vous sur ce qui suit:

Courant rectifié maximal (IF) - Le courant le plus élevé que la diode peut gérer.

Tension de fonctionnement inverse maximale (UDRM) - La tension inverse maximale que la diode peut résister.

Courant de fuite inversé (IDRM) - Le petit courant qui circule lorsque la diode est inverse.

Résistance dynamique (RD) - La résistance de la diode lors de la conduite.

Fréquence de fonctionnement maximale (FM) - La fréquence la plus élevée La diode peut fonctionner efficacement.

Coefficient de température de tension (αUZ) - comment la tension de la diode change avec la température.

2. Quels sont les deux paramètres les plus importants pour choisir une diode?

Tension de dégradation inverse maximale (UBRCEO) - garantit que la diode peut gérer la tension inverse en toute sécurité.

Courant rectifié maximal (IDM) - garantit que la diode peut transporter le courant vers l'avant requis.

3. Comment choisir la bonne diode Schottky?

Pour sélectionner une diode Schottky, considérez ce qui suit:

Courant vers l'avant et tension avec la tension inverse - La cote de tension doit dépasser la tension d'application.

Pour une rectification à haute fréquence, la cote de tension inverse doit généralement être 2 fois la tension réelle (par exemple, pour 5V, utiliser une diode notée 10 V).

Pour les charges inductives, choisissez une tension 3 à 5 fois plus élevée que la tension réelle.

Marge actuelle - Assurez-vous que la note de courant à terme dépasse le courant de l'application d'au moins 20% (par exemple, pour 8A, sélectionnez une diode 10A).Pour une meilleure fiabilité, visez une marge de 50% ou plus.