二极管普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过(称为顺向偏压),反向时阻断(称为逆向偏压)。因此,二极管可以想成电子版的逆止阀。然而实际上二极管并不会表现出如此完美的开与关的方向性,而是较为复杂的非线性电子特征——这是由特定类型的二极管技术决定的。二极管使用上除了用做开关的方式之外还有很多其他的功能。早期的二极管包含“猫须晶体("CatsWhisker"Crystals)”以及真空管(英国称为“热游离阀(ThermionicValves)”)。现今普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。1、正向性外加正向电压时,在正向特性的起始部分,正向电压很小,不足以克服PN结内电场的阻挡作用,正向电流几乎为零,这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后,PN结内电场被克服,二极管正向导通,电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变,这个电压称为二极管的正向电压。2、反向性外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流。它具有单向导电性能,即给二极管阳极加上正向电压时,二极管导通。河北国产二极管模块现价
SiC二极管模块因零反向恢复特性,正在替代硅基器件用于高频高效场景。以1200V SiC二极管模块为例:效率提升:在光伏逆变器中,系统效率从硅基的98%提升至99.5%;频率能力:支持100kHz以上开关频率(硅基模块通常≤20kHz);温度耐受:结温高达200℃,散热器体积可减少60%。Wolfspeed的C4D101**模块采用TO-247-4封装,导通电阻*9mΩ,反向恢复电荷(Qrr)*0.05μC,比硅基FRD降低99%。但其成本仍是硅器件的3-4倍,主要应用于**数据中心电源和电动汽车快充桩。中国香港二极管模块利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定范围内。
IGBT模块的散热效率直接影响其功率输出能力与寿命。典型散热方案包括强制风冷、液冷和相变冷却。例如,高铁牵引变流器使用液冷基板,通过乙二醇水循环将热量导出,使模块结温稳定在125°C以下。材料层面,氮化铝陶瓷基板(热导率≥170 W/mK)和铜-石墨复合材料被用于降低热阻。结构设计上,DBC(直接键合铜)技术将铜层直接烧结在陶瓷表面,减少界面热阻;而针翅式散热器通过增加表面积提升对流换热效率。近年来,微通道液冷技术成为研究热点:GE开发的微通道IGBT模块,冷却液流道宽度*200μm,散热能力较传统方案提升50%,同时减少冷却系统体积40%,特别适用于数据中心电源等空间受限场景。
电动汽车主逆变器的续流回路需采用高可靠性二极管模块,其技术要求包括:耐振动:通过ISO 16750-3标准随机振动测试(10-2000Hz,加速度30g);低温启动:在-40℃下正向压降变化率≤10%;高功率循环能力:支持ΔTj=80℃的功率循环次数≥5万次(如三菱电机的FMF800DC-24A模块)。特斯拉Model S Plaid的逆变器采用定制化SiC二极管模块,将峰值功率提升至1020kW,同时将续流损耗降低至硅基方案的1/3。此外,车载充电机(OBC)的PFC级也需采用超快恢复二极管模块(trr≤100ns),以降低电磁干扰并提升充电效率。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。
二极管模块的封装直接影响散热效率与可靠性。主流封装形式包括压接式(Press-Pack)、焊接式(如EconoPACK)和塑封式(TO-247)。压接式模块通过弹簧压力固定芯片,避免焊料层疲劳问题,热阻降低至0.5℃/kW(如ABB的StakPak系列)。焊接式模块采用活性金属钎焊(AMB)工艺,氮化硅(Si₃N₄)基板热导率达90W/m·K,支持连续工作电流600A。散热设计方面,双面冷却技术(如英飞凌的.XT)将模块基板与散热器两面接触,热阻减少40%。相变材料(PCM)作为热界面介质,可在高温下液化填充微孔,使接触热阻稳定在0.1℃/cm²以下。在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。福建进口二极管模块现货
肖特基二极管A为正极,以N型半导体B为负极利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性制成的金属半导体器件。河北国产二极管模块现价
在光伏逆变器和储能系统中,二极管模块承担关键角色。组串式逆变器的MPPT电路使用碳化硅二极管模块,反向恢复电荷(Qrr)低至30nC,将开关损耗减少50%,系统效率提升至99%。储能变流器的DC/AC环节需耐受1500V高压,硅基FRD模块(如IXYS的VUO系列)通过串联设计实现6.5kV耐压,漏电流<1mA。新能源汽车的OBC中,SiC二极管模块支持800V高压平台,功率密度达4kW/L,充电效率超过95%。此外,风电变流器的制动单元(Chopper)依赖大功率二极管模块吸收过剩能量,单个模块可处理2MW峰值功率,结温控制在125℃以内。河北国产二极管模块现价