Fundamental
Semua bahan dalam tabel kimia dan molekul kombinasi berbeda memiliki sifat listrik yang unik. Tetapi hanya ada 3 kategori listrik dasar; konduktor , isolator (= dielektrik) dan semikonduktor . Jari-jari orbital elektron adalah ukuran energinya, tetapi masing-masing dari banyak orbit elektron yang terbentuk dalam pita dapat:
- tersebar berjauhan = isolator
- tumpang tindih atau tanpa celah = konduktor
- celah kecil = Semikonduktor .
Ini didefinisikan sebagai energi Celah Pita dalam elektron volt atau eV .
Hukum Fisika
Level eV dari kombinasi material yang berbeda secara langsung mempengaruhi panjang gelombang cahaya dan penurunan tegangan maju. Jadi panjang gelombang cahaya berhubungan langsung dengan celah ini dan energi benda hitam yang ditentukan oleh Hukum Planck
Jadi konduktor seperti eV yang lebih rendah memiliki cahaya energi rendah dengan panjang gelombang lebih panjang (seperti panas = Infra merah) dan tegangan maju "Ambang" atau tegangan lutut, Vt seperti; * 1
Germanium Ge = 0.67eV, Vt= 0.15V @1mA λp=tbd
Silicon Si = 1.14eV, Vt= 0.63V @1mA λp=1200nm (SIR)
Gallium Phosphide GaP = 2.26 eV, Vt= 1.8V @1mA λp=555nm (Grn)
Paduan berbeda dari dopan membuat celah pita, panjang gelombang, dan Vf yang berbeda.
Teknologi LED Tua
SiC 2.64 eV Blue
GaP 2.19 eV Green
GaP.85As.15 2.11 eV Yellow
GaP.65As.35 2.03 eV Orange
GaP.4As.6 1.91 eV Red
Berikut adalah rentang dari Ge ke Sch ke Si dioda arus rendah-med dengan kurva VI mereka, di mana kemiringan linier disebabkan oleh Rs = ΔVf / ΔJika.
Rs= kPm a x.
- Jadi 65mW 5mm LED dengan chip 0.2mm² dan k = 1 memiliki Rs = 1 / 65mW = 16 Ω dengan toleransi ~ +25% / - 10% tetapi yang lebih tua atau yang ditolak adalah + 50% dan yang lebih baik dengan chip yang sedikit lebih besar ~ 10Ω namun masih dibatasi oleh isolasi termal dari kasus epoksi 5mm untuk peningkatan panas.
- kemudian 1W SMD LED dengan ak = 0,25 ke 1 mungkin memiliki Rs = 0,25 ke 1 Ω dengan array penskalaan perlawanan dengan Seri / Paralel difaktorkan oleh S / P x Ω dan tegangan dengan nomor dalam Seri.
k adalah konstanta terkait kualitas vendor saya yang terkait dengan konduktivitas termal dari ketahanan termal dan kemanjuran chip serta ketahanan termal papan perancang.
Namun k typ. hanya bervariasi dari 1,5 (buruk) hingga 0,22 (terbaik) untuk semua dioda. Semakin rendah semakin baik ditemukan pada LED SMD yang lebih baru yang dapat menghilangkan panas pada board dan dioda daya yang terpasang pada case lama dan juga ditingkatkan pada dioda daya SiC baru. Jadi SiC memiliki eV lebih tinggi sehingga Vt lebih tinggi pada arus rendah tetapi kerusakan tegangan balik jauh lebih tinggi daripada Si yang berguna untuk saklar daya tinggi tegangan tinggi.
Kesimpulan
Vf dari setiap dioda adalah hasil dari energi celah pita untuk tegangan ambang, Vt pada lutut kurva (persimpangan sumbu-X) dan kehilangan konduksi , Rs sedemikian rupa sehinggaVf= Vt+ Sayaf∗ Rs adalah perkiraan yang baik dari kurva linier di Tjcn = 25'C.
Jika kami menyertakan peringkat daya paket dengan kenaikan temporer ke Tj = 85'C, kami juga dapat memperkirakan Vf= Vt+ k sayafPm a x Namun Anda tidak pernah menemukan k diterbitkan dalam lembar data apa pun, seperti banyak lembar lainnya, ini adalah kriteria pemilihan perancang (atau variabel kontrol Kualitas pelanggan) atau Figure of Merit (FOM) seperti gm * nF * Ω = T [ns] untuk MOSFETs RdsOn.
Ref
* 1
Saya mengubah Vf ke Vt karena Vf dalam lembar data adalah peringkat saat ini yang direkomendasikan, yang mencakup bandgap dan kerugian konduksi tetapi Vt tidak termasuk kehilangan konduksi terukur Rs @ If.
Sama seperti MOSFET Vgs (th) = Vt = ambang tegangan ketika Id = x00uA yang masih sangat tinggi Rds belum mulai melakukan dan Anda biasanya membutuhkan Vgs = 2 hingga 2.5 x Vt untuk mendapatkan RdsOn.
pengecualian
Power Diode MFG: Cree Silicon Carbide (SiC) 1700V PIV, @ 10A 2V @ 25'C 3.4 @ 175'C @ 0.5A 1V @ 25'C Pd max = 50W @ Tc = 110C dan Tj = 175'C
Jadi Vt = 1V, Rs ¼ Ω, Vr = 1700V, k = ¼Ω * 50W = 12.5 tinggi karena peringkat PIV 1.7kV.
Di sini Vf memiliki tempco positif, PTC tidak seperti kebanyakan dioda karena Rs mendominasi VG senstive celah pita yang masih NTC. Ini membuat mudah untuk menumpuk secara paralel tanpa pelarian termal.