Діоди з малим часом відновлення створюються шляхом легування золотом кремнію і ця методика дозволяє отримати дуже хороші характеристики відновлення для частот вище 100 кГц. Діод Шотки, в якому існують тільки основні носії, і який завдяки цьому має мінімальні проблеми з накопиченням заряду, також демонструє гарне відновлення на частотах вище 100 кГц. Чи є один з них краще іншого? Дуже швидке відновлення діода з дифузією золота отримано в результаті погіршення інших параметрів. Один з них – пряме падіння напруги. Навіть зі звичайними кремнієвими діодами є труднощі, коли вони застосовуються в випрямлячах низької напруги. А в обчислювальній техніці в основному використовуються 5 або 6-вольт джерела, часто розраховані на великий струм. Пряме падіння напруги на діодах при відносно низьких напругах призводить до значної втрати потужності. Один із способів, що дозволяють подолати цей недолік, полягає в застосуванні двухполупериодного випрямляча з відведенням від середини обмотки трансформатора, замість моста, в якому падіння напруги відбувається на двох діодах, додатково погіршуючи ситуацію. Звичайно, заслуговує уваги випрямний діод з більш низьким падінням прямого напруги, ніж у площинного кремнієвого, і таким приладом є чудовий діод Шотки.

Рис. 13.8А показано падіння прямої напруги у діодів Шотки і звичайних кремнієвих діодів, розрахованих на роботу з однаковими струмами. Крім того, що діод Шотки являє собою кращий вибір для низьковольтного, високочастотного випрямляча, через низький прямого напруги він кращий і для низьковольтних, низькочастотних джерел живлення. Його температурні можливості, однак, як правило, гірше, ніж у площинних кремнієвих діодів, але краще, ніж у старих германієвих. Фактично, діоди Шотки застосовують у складі низьковольтних пристроїв, тому що його зворотний струм дуже швидко збільшується зі збільшенням зворотного напруги. Яких успіхів досягне технологія завтра не дуже ясно, але використовувані зараз діоди Шотки дають різке збільшення потужності, що розсіюється, коли зворотне напруга досягає приблизно 30 В, як показано на рис. 13.8В; і ситуація ще більше погіршується при високих температурах. Численні розробки ведуться з метою послабити температурні обмеження. До недавнього часу виникали проблеми, коли температура «переходу» сягала 100 ° С, але зараз діоди надійно працюють до температури 125 ° С і вище.

Рис. 13.8. Порівняння прямого падіння напруги в діодах Шотки і в звичайних кремнієвих діодах.

Площинні діоди з дифузією золота, які мають малий час відновлення стають все більш і більш конкурентоспроможними в тих випадках, коли зниження прямого падіння напруги менш істотно що буває при випрямленні більш високої напруги, наприклад, близько 10 – 15 В. Там, де пряме падіння напруги не дуже істотно, і можливості діодів Шотки не задовольняють за величиною зворотного напруги, діоди з дифузією золота можуть виявитися кращим.

Тиристори

Подібно імпульсним транзисторам існує широкий вибір тиристорів. Воістину, не завжди просто розібратися в довідниках при виборі відповідних характеристик для деяких функцій перемикання. Тиристор є приладом, що залежать від регенеративного дії схеми. Після того, як тиристор увімкнений, сигнал з керуючого електрода знімається і можуть відбуватися збої. Проста тиристорна схема регулювання фази може використовуватися як попередній регулятор, що працює від мережі змінного струму 60 Гц. Труднощі, які можуть зустрічатися в такій схемі, мінімальні. Однак, при високій частоті перемикання і в таких схемах, як інвертор, де вимикання здійснюється комутаційними методами, можна без праці швидко набрати коробку перегорілих тиристорів!

Недорогі тиристори зазвичай призначаються для споживчого ринку – для додатків, де головним є просте регулювання потужності. При виготовленні цих приладів часто використовують дифузійно-сплавний метод, так що напруга і струм запуску, анодна

замикаючий напруга і струм утримання активного стану можуть мати великий розкид. Було б неправильно говорити, що ці відносно недорогі пристрої не можуть використовуватися в ПІП, але використовувати їх, вважаючи все тиристори однаковими, прямий шлях доставити собі неприємності. Відзначимо деякі порушення роботи, загальні для тиристорних схем комутації:

Відмова виключення. Він може бути наслідком високої температури переходу, недостатнього замикаючого напруги, а також результатом перехідних процесів в основному джерелі або поганої роботи схеми перемикання. Ймовірна причина пов’язана з «дешевизною» – ці тиристори мають низьку швидкість dv / dt зміни напруги; швидкість зміни напруги, викликаного перехідними процесами, може включити тиристор навіть в тому випадку, коли інші механізми включення відсутні – спостерігається невідновні руйнування тиристора.

Помилкове включення викликано в основному причинами, зазначеними вище. Знову, вирішальний вплив робить недостатня величина dv / dt, що сприяє пошкодження тиристора.

Хороша робота, але малий термін служби. Швидше за все, це вказує на недостатню величину di / dt. Висока початкова щільність струму викликає локальний нагрів, який поступово викликає старіння з подальшим виходом з ладу. Термічна втому точки припою також може бути причиною відмови.

Защелкивание і труднощі комутації при високій швидкості комутації. Накопичення заряду призводить до появи у тиристорів тимчасової затримки також, як це буває в транзисторах. Характеристики багатьох навіть високоякісних тиристорів, розраховані на роботу з частотою 60 або 400 Гц. Можливість роботи з більш високими частотами повинна бути обговорена.

При використанні в ПІП все дифузійні тиристори (включаючи епітаксіальні) мають перевагу перед дифузійно-сплавними. Додатковий аналіз стосується питань геометрії структури керуючий електрод – Катод. Широко використовувана геометрія крайового запуску часто призводить до таких значень dv / dt і di / dt, які не відповідають роботі на високих частотах. Відомо, що геометрія крайового запуску вимагає щодо малої величини запускає струму, але сумнівно, щоб це було визначальним. Первісне перевага у вартості тиристорів з геометрією крайового запуску звузилося, оскільки велика кількість розробок було присвячено більш досконалої геометрії центрального запуску. Існує багато варіантів цієї нової геометрії, але всі вони мають перевагу перед геометрією крайового запуску пов’язане з тим, що велика область катода стає провідною в одиницю часу.

Тиристори, в яких висновок зроблено за допомогою припою, незалежно легкоплавкий він чи ні, можуть бути ненадійні в ПІП, особливо

в критичних ситуаціях з відведенням тепла. Набагато кращим методом є створення притискного контакту, в якому пружинна система замінює припой. Для потужних джерел живлення, керуючих струмами в десятки і сотні ампер, дискова конструкція забезпечує чудові теплові характеристики, так як контакт охолоджується з обох сторін.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.