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车用雪崩整流二极管的现状和开展

0 引言中国汽车工业经过数年快速发展,今年汽车总销量已跃居世界第一。中国汽车工业发展阶段,正如中国内燃机工业协会电机电器分会《协会通讯》所指出

0 导言

我国轿车工业通过数年快速开展,本年轿车总销量已跃居国际第一。

我国轿车工业开展阶段,正如我国内燃机工业协会电机电器分会《协会通讯》所指出:“从千人轿车保有量、千人轿车销量和轿车与均匀GDP 的相对价格等各方面来看,我国轿车工业开展阶段,与日本1960 时代初期和韩国1980 时代中期适当。日本和韩国在其轿车工业开展初期今后,阅历了10 年的高速开展,轿车销量年度复合增长率到20.9%和22.2%……我国轿车工业也将在10 年内坚持15%以上的年度复合增长率……”“即便考虑到当时经济衰退的影响,(最迟)2010 年开端,我国轿车职业也必将进入下个黄金10 年的高速增长时刻。”[1]

“作为轿车中心零部件配套职业———车用整流二极管职业及其制作技能必将迎来快速开展的大好时期。”我国轿车工业协会方针研讨会副主任陈炳炎以为,“只要零部件企业在研制上先走一步,带动整车企业的研制,才有或许缩小我国企业与国际先进水平的距离。因而,未来20 年将是我国轿车零部件企业的立异开展阶段。”[2]咱们有理由信任,车用整流二极管职业必将迎来快速开展的新时期。

1 现状和问题

但是,我国轿车零部件的现状不容乐观。

正如我国内燃机电机电器职业协会秘书长徐国昌的剖析:“我国内燃机两机(指发电机和起动机)要害零部件的开展依然严峻滞后,发电机电压调节器、整流器、轴承、起动机电磁开关等部件的本土化制作跟不上需求,供中高级乘用车配套的发电机电压调节器和整流器等首要依托进口。”[3]内燃机电机电器首要指起动机和发电机及其零部件,其间彻底由整流二极管构成的整流器(无论是11 管仍是17管的)是其首要零部件。

车用沟通发电机的原理如图1 所示。

图1 中的(a)图是车用沟通发电机(含整流器和调节器)原理图,(b)图则是提取出来的11 管的整流器原理图。

图1 中,D1耀D6 是主整流二极管;D7耀D8 是中性点二极管,意图是使用发电机中性点的三次谐波电压进步发电机的输出功率;D9耀D11 是辅二极管,也叫励磁二极管,容量稍小些。主整流二极管D1耀D6别离加倍为两个管子并联,便是功率偏大一些的17管整流桥。

明显,这儿一切二极管看上去都是十分简略的整流二极管。无论是(25~80)A/200 V,仍是(25~45)A/(19~42)V的二极管器材,都是电压、电流不大的一般型整流二极管,令人难以想象的是这么一些所谓简略的二极管多少年来却都彻底依托进口,简直被德国BOSCH、美国MOTOROLA(现为台湾朋程Actron所替代)和日本电装(Denso)等三咱们所独占。

关于车用整流二极管职业的开展现状,我国内燃机电机电器职业协会秘书长徐国昌以为:“国外轿车零部件巨子抢占我国内燃机轿车电机电器商场,以他们强壮的技能、资金、办理以及与国外整车和整机厂商的特殊联系等优势,强势侵入我国轿车电机电器商场,形成我国民族工业企业经营极大困难。”[4]几十年来,我国的车用整流二极管工厂是“主机商场进不去,就去占据配件商场”,并形成“冒充伪劣产品充满配件商场”[4]的局势,如此情况不处理,开展咱们民族轿车工业必然只成为一句废话。我国制作的只能是贴牌轿车,中心技能依然是外国的,咱们照样是给外国人打工。

严峻的问题早已摆在我国功率半导体工作的决策者和研讨者面前,而我国的功率半导体工作的决策者和科技工作者都忙于新式器材的研讨,无暇顾及这一所谓“特别简略”的范畴。就像一谈可控硅,立刻就有人出来说:咱们早在几十年前就研讨过了,但是每年当国外很多的所谓高级一般可控硅、功率二极管大举占据我国商场时,又有哪位决策者站出来,投入巨大资金好好干一番呢。现在当国际上再次提出“二极管在当今功率半导体中的效果总是被小看”的现状必需求彻底改变,因而“如今功率半导体出产厂商对出产质量优秀的二极管投入巨大”[5]时,咱们该好好反思一下,不要小看那些咱们从前研讨过但是却没有研讨究竟,并且没有做出巨大经济效益的,时至今日开展依然很大的那些根底功率半导体器材吧。

台湾朋程的经历从另一个视点给咱们以启示。台湾光宝旗下的Actron(朋程),1998 年11月才新建立,但他们看准美国MOTOROLA 想甩掉车用整流二极管的机遇,决断地买断其技能,又会集公司技才能量,并在国际上延聘技能和办理精英,抓住机遇大上快上,使自己很快将成为超越德国BOSCH 的国际最大的车用雪崩整流二极管的出产基地。

德国BOSCH和日本电装(Denso)更是咱们学习和赶超的方针,而朋程现在做到的,咱们何时能做到呢?这应该引起咱们的沉思。

2 重新知道并仔细做好雪崩整流二极管

现代轿车工业大开展对车用整流二极管提出了全新的技能要求,原有的浅显地对整流二极管的了解已十分不够了,21 世纪的车用整流二极管都是高水平的雪崩整流二极管,摆在咱们面前的不行逃避的使命便是:重新知道并从头开端仔细做好车用雪崩整流二极管。

2.1 雪崩整流二极管

任何学习过半导体常识的人都知道什么叫雪崩整流二极管,那就让咱们再一次地温故知新吧。

首先从PiN 结构、空间电荷区宽度锥m、雪崩击穿电压VB和最大电场强度Em下手,由骤变结近似下的VB、Em、Xm的联系如图2 所示。

一般来讲,当电场强度到达2伊105(V/ cm)时,二极管的雪崩特性都是很好的,明显车用整流二极管无论是一般用200 V器材,仍是从前称谓的雪崩(19耀42)V 器材,都应该是特性很好的雪崩整流二极管。

国内很早就有人对雪崩整流二极管特性进行了具体的研讨[7]。明显,简略的室温硬转机是不能称谓雪崩整流二极管的,一个规范的雪崩整流二极管至少应包括下列三个内容。

公式(4),(5)定量地给出了温度对雪崩电压的影响。

2)雪崩击穿后,仍能康复阻断特性,即雪崩特性是可逆的。

雪崩特性的可逆性及其嵌位效果能保证车上一切的用电器材都长时刻安全可靠运转。车用整流二极管器材对雪崩特性是可逆的提出了更高要求:额定结温(严厉讲是等效结温)已进步到200益、215益,现在已到达225益。

车用整流二极管的耐热疲惫才能要求也越来越高,热疲惫实验必须在一万次以上。

3)有满足的反向过流才能和动态雪崩才能。

雪崩整流二极管,不只要有很高的耐正向通态浪涌电流的才能(IFSM),并且还必须有很高的耐反向浪涌电流(IRSM)的才能,如规定在80 ms 的时刻距离内,反向浪涌电流IRSM在数值上和正向通态正弦半波均匀值IFAV适当。

车用雪崩整流二极管的动态雪崩才能(严厉讲,是动态雪崩能量或叫功率)是重要的轿车电机电器的查核目标,由于它最能体现车用电器耐抛负载的才能。

怎么进步整流二极管的反向过流才能和动态雪崩才能,已是当今研讨整流二极管的一个新的科学技能。

以上三点阐明,现代的车用雪崩整流二极管早已不是咱们开始知道的简略的二极管了,其动态特性更是需求咱们重新知道的。

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