Diodi a valanga di potenza – Panoramica della serie, Specifiche, Schede tecniche

Che cos'è il diodo a valanga di potenza?

I diodi a valanga si distinguono dai diodi raddrizzatori standard per il fatto che il funzionamento dei diodi a valanga è possibile in modalità breakdown a valanga. Tali diodi hanno una formazione controllata delle valanghe.

In genere, un diodo a valanga è caratterizzato dal valore della tensione di breakdown V_BR, che descrive il valore minimo dell'inizio del breakdown a valanga.

Il diodo a valanga è caratterizzato anche dai parametri dell'energia di breakdown: la dissipazione di potenza di picco massima ammissibile in caso di shock P_RSM e/o la perdita di energia durante il breakdown della valanga.

I diodi a valanga possono funzionare per un lungo intervallo di tempo nell'area di breakdown elettrico a valanga sul ramo inverso della curva corrente-tensione:

L'essenza della formazione di valanghe è che quando un diodo è sottoposto a una tensione inversa superiore alla tensione di breakdown, la corrente inversa aumenta molto rapidamente.

In un diodo standard non a valanga, la corrente si concentra in singoli punti della giunzione p-n e si verifica una rottura termica locale: un diodo raddrizzatore standard fallisce.

In un diodo a valanga, la corrente inversa è distribuita uniformemente sulla superficie della giunzione p-n, per cui il diodo è in grado di dissipare un impulso di potenza.

Pertanto, i diodi a valanga sono utilizzati efficacemente per proteggere i circuiti elettrici da sovraccarichi di tensione a impulsi.

I diodi a valanga per raddrizzatori di potenza sono tipicamente utilizzati in vari raddrizzatori di potenza, come apparecchiature di saldatura e galvanica, ponti raddrizzatori non controllati o semicontrollati, per prevenire gli effetti dannosi delle sovratensioni di commutazione.

Tutti i diodi a valanga a disco (tipo a capsula) presentati su questo sito hanno un alloggiamento standard in ceramica di tipo press-pack. Vengono pressati con una forza relativamente elevata in dissipatori di calore che fungono anche da contatti elettrici con i terminali del diodo.

I diodi a valanga disponibili sul sito web di AS ENERGI^TM hanno i seguenti intervalli di parametri: la corrente nominale in avanti I_FAV va da 320A a 5000A e la tensione di blocco inversa V_RRM va da 400V a 6000V.

Oggi i diodi a valanga di potenza sono un componente chiave nei raddrizzatori ad alta potenza, nei soft starter, negli alimentatori, nella commutazione CA/CC, nella fusione dell'alluminio e nella raffinazione di altri metalli, nonché nell'alimentazione dei binari.

Vedi anche gli articoli: Tiristori a controllo di fase, Tiristori veloci, Tiristori a commutazione veloce, Tiristori SCR 6500V, Tiristori Moduli, Diodi raddrizzatori standard.

Serie di diodi a valanga di potenza:

Diodi a valanga DL serie AS ENERGI^TM

I diodi a valanga di potenza DL serie AS ENERGI^TM sono disponibili con correnti nominali I_FAV da 320A a 5000A e tensioni di blocco inverse V_RRM da 400V a 6000V.

Caratteristiche dei diodi a valanga: bassa tensione di stato, autoprotezione contro le sovratensioni transitorie; dissipazione di potenza massima garantita.

Type	IF(AV)M (TC, °C)	VRRM	IFRMS	IFSM	I2t	VF0	rF	Tvj max	Rth(j-c)	Fm	W	Package	Dimensions ØDxØdxH	Data sheet
	A (°C)	V	A	kA	kA2·s	V	mΩ	°C	°C/W	kN	kg		mm	PDF
DL123-320	320 (113)	400-1600	770	5.5	151	0.90	0.830	150	0.075	5-7	0.07	PD21	42x19x14
DL133-500	500 (113)	400-1600	785	12	720	0.85	0.410	150	0.040	9-11	0.18	PD32	54x33x20
DL233-500	500 (110)	1000-2400	785	12	720	0.89	0.350	160	0.036	9-11	0.18	PD32	54x33x20
DL333-500	500 (123)	1000-1800	785	12	720	0.87	0.366	150	0.040	9-11	0.18	PD32	54x33x20
DL243-500	500 (120)	2000-2800	785	13	845	1.00	0.800	150	0.027	14-16	0.24	PD42	60x37x20
DL243-630	760 (110)	3600-4400	1190	9	405	1.10	0.700	160	0.027	14-16	0.24	PD42	60x37x20
DL243-800	880 (110)	2800-3400	1380	11	605	1.00	0.500	160	0.027	14-16	0.24	PD42	60x37x20
DL243-1000	1100 (110)	2000-2600	1727	14	980	0.85	0.300	160	0.027	14-16	0.24	PD42	60x37x20
DL343-630	630 (100)	2800-3600	989	12	720	1.00	1.070	150	0.027	14-16	0.24	PD42	60x37x20
DL153-800	800 (90)	4400-6000	1256	12	720	1.31	0.740	150	0.020	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL153-1000	1000 (100)	3800-5000	2500	18	1620	1.30	0.540	175	0.020	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL153-1250	1250 (115)	2200-3200	2095	26	3380	1.10	0.350	175	0.020	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL153-1600	1600 (100)	2200-3200	2515	27	3645	0.95	0.320	175	0.020	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL153-2000	2000 (100)	1600-2000	3140	30	4500	1.00	0.030	175	0.020	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL253-1250	1250 (100)	3200-4500	1962	28	3920	1.32	0.440	175	0.018	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL253-1600	1600 (110)	2200-3600	2500	32	5120	0.90	0.189	175	0.018	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL253-2000	2000 (101)	1000-1800	3140	30	4500	0.95	0.220	175	0.018	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL253-2500	2500 (100)	1600-2800	-	36	-	0.88	0.130	175	0.018	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL353-1600	1600 (100)	2200-3400	2512	26	3300	1.05	0.330	175	0.018	22-26	0.55	PD53	75x50x26
DL553-1600	1600 (85)	2800-4200	2512	30	13000	0.92	0.210	160	0.018	22-26	0.60	PD53	75x50x26
DL553-2000	2000 (85)	1600-3800	3140	33	13000	0.84	0.170	160	0.018	22-26	0.60	PD53	75x50x26
DL553-2500	2500 (85)	1600-3600	3925	36	13000	0.80	0.110	160	0.018	22-26	0.60	PD53	75x50x26
DL653-2000	2000 (85)	3400-3800	3140	33	13000	1.00	0.175	160	0.018	24-28	0.80	PD54	75x51x35
DL653-2500	2500 (85)	3400-3600	3925	36.3	13000	0.96	0.110	160	0.018	24-28	0.85	PD54	75x51x35
DL563-3200	3200 (100)	1800-3400	5024	46	20000	0.88	0.093	160	0.013	27-33	0.71	PD63	87x60x26
DL173-2500	2500 (103)	3200-4400	3925	40	8000	1.35	0.205	175	0.011	40-50	1.2	PD73	107x75x26
DL173-3200	3200 (100)	2400-3200	5000	45	10125	1.10	0.124	175	0.011	40-50	1.2	PD73	107x75x26
DL173-4000	3860 (100)	1600-2400	6060	50	12500	1.00	0.080	175	0.011	40-50	1.2	PD73	107x75x26
DL173-5000	5000 (84)	1000-1800	7850	60	18000	0.60	0.125	175	0.0085	40-50	1.5	D.F3	107x80x26
DL273-3200	3200 (103)	3000-3600	5024	42	8800	1.05	0.200	175	0.0085	40-50	1.5	D.F3	107x80x26
DL573-3200	3200 (100)	2400-3800	5024	40	25000	0.90	0.110	160	0.010	45-50	1.3	PD73	107x75x26
DL573-4000	4000 (100)	1600-3800	6280	50	25000	0.87	0.090	160	0.010	45-50	1.3	PD73	107x75x26
DL573-5000	5000 (100)	1200-1800	7850	60	25000	0.80	0.045	160	0.010	45-50	1.3	PD73	107x75x26
DL673-3200	3200 (100)	3400-3800	5024	40	25000	0.90	0.110	160	0.011	45-50	1.62	PD74	107x75x35
DL673-4000	4000 (100)	3400-3800	6280	50	25000	0.87	0.090	160	0.011	45-50	1.62	PD74	107x75x35

Diodi a valanga ABB Power Grids (Hitachi Energy)

Diodi a valanga 5SDD serie ABB Power Grids (Hitachi Energy) sono disponibili con correnti nominali I_FAV da 600A a 2700A e tensioni di blocco inverse V_RRM da 1100V a 5000V.

Caratteristiche dei diodi a valanga: bassa tensione di accensione, caratteristiche di inversione a valanga, elevata affidabilità operativa, adatti al funzionamento in parallelo.

Type	IF(AV)M (TC=85°C)	VRRM	IFSM	VF0	rF	PRSM	Tvj max	Rth(j-c)	Rth(c-h)	Fm ±10%	Package	Replacement AS ENERGITM	Data sheet
	A	V	kA	V	mΩ	kW	ºC	K/kW	K/kW	kN			PDF
5SDA 06D3807	690	3800	7.0	1.10	1.01	50	160	40	10	11	D	ADA 600-38-D-07
5SDA 06D4407		4400										ADA 600-44-D-07
5SDA 06D5007		5000										ADA 600-50-D-07
5SDA 07D3206	790	3200	7.6	1.01	0.72	50	160	40	10	11	D	ADA 700-32-D-06
5SDA 07D3806		3800										ADA 700-38-D-06
5SDA 08D2905	910	2900	9.2	0.93	0.52	50	160	40	10	11	D	ADA 800-29-D-05
5SDA 08D3205		3200										ADA 800-32-D-05
5SDA 09D2004	1020	2000	11.5	0.87	0.39	50	160	40	10	11	D	ADA 900-20-D-04
5SDA 09D2304		2300										ADA 900-23-D-04
5SDA 09D2604		2600										ADA 900-26-D-04
5SDA 10D1703	1140	1700	13.5	0.83	0.30	50	160	40	10	11	D	ADA 1000-17-D-03
5SDA 10D2003		2000										ADA 1000-20-D-03
5SDA 10D2303		2300										ADA 1000-23-D-03
5SDA 11D1102	1310	1100	15.0	0.74	0.25	50	160	40	10	11	D	ADA 1100-11-D-02
5SDA 11D1402		1400										ADA 1100-14-D-02
5SDA 11D1702		1700										ADA 1100-17-D-02
5SDA 14F3807	1410	3800	17.5	1.13	0.44	50	160	20	5	22	F	ADA 1400-38-F-07
5SDA 14F4407		4400										ADA 1400-44-F-07
5SDA 14F5007		5000										ADA 1400-50-F-07
5SDA 16F3206	1620	3200	20.5	1.03	0.32	50	160	20	5	22	F	ADA 1600-32-F-06
5SDA 16F3806		3800										ADA 1600-38-F-06
5SDA 19F2905	1870	2900	23.5	0.95	0.23	75	160	20	5	22	F	ADA 1900-29-F-05
5SDA 19F3205		3200										ADA 1900-32-F-05
5SDA 21F2604	2110	2600	26.0	0.89	0.17	75	160	20	5	22	F	ADA 2100-26-F-04
5SDA 21F2904		2900										ADA 2100-29-F-04
5SDA 21F3204		3200										ADA 2100-32-F-04
5SDA 24F1703	2350	1700	29.0	0.84	0.13	75	160	20	5	22	F	ADA 2400-17-F-03
5SDA 24F2003		2000										ADA 2400-20-F-03
5SDA 24F2303		2300										ADA 2400-23-F-03
5SDA 27F1402	2700	1400	31.0	0.79	0.09	100	160	20	5	22	F	ADA 2700-14-F-02
5SDA 27F1702		1700										ADA 2700-17-F-02
5SDA 27F2002		2000										ADA 2700-20-F-02

Dissipatori raffreddati ad aria e ad acqua per diodi raddrizzatori a disco

Il funzionamento dei dispositivi a semiconduttore ad alte correnti e alte tensioni inverse è accompagnato da un'elevata potenza nella giunzione p-n del chip di silicio.

Per il raffreddamento dei diodi raddrizzatori di potenza si utilizzano dissipatori di calore ad aria e ad acqua.

Il dissipatore di calore è caratterizzato dal valore della potenza dissipata e dall'area della superficie di raffreddamento e viene scelto in base alla dissipazione di calore richiesta alla potenza operativa del diodo.

Nei diodi raddrizzatori a disco, la necessaria compressione dei contatti della pressa è assicurata solo se sono assemblati con dissipatori di calore.

Per mantenere le perdite elettriche al minimo e la dissipazione del calore al massimo, durante il montaggio è necessario garantire la necessaria forza di serraggio Fm.

L'intervallo di valori della forza assiale sul diodo Fm, cioè la forza di compressione del diodo, va da 10 kN a 100 kN a seconda del diametro del contenitore (tipo di alloggiamento) ed è specificato nella scheda tecnica.

I dissipatori sono utilizzati per semiconduttori a disco con diametro della superficie di contatto da Ø19 mm a Ø100 mm.

Per ulteriori informazioni sui dissipatori per diodi raddrizzatori a disco, consultare la sezione "Dissipatori":
"Dissipatori raffreddati ad aria serie O", "Dissipatore ad aria serie SF", "Dissipatore ad acqua serie SS".

Raccomandazioni per l'installazione dei diodi raddrizzatori a disco:

L'affidabilità del trasferimento di calore e del contatto elettrico tra le superfici di accoppiamento del diodo e del raffreddatore per l'intero intervallo di temperatura è garantita da una coppia di serraggio adeguata (forza di serraggio).

Prima del montaggio è necessario eseguire un'ispezione visiva (1) delle superfici di contatto per verificare l'assenza di danni meccanici e pulire con uno straccio (2), imbevendo di alcol (toluene, benzina, acetone).

Dopo l'ispezione, fissare i contatti di corrente, installare un perno per fissare l'allineamento della struttura.

Per migliorare i parametri di trasferimento del calore si consiglia di lubrificare (3) un sottile strato di pasta termoconduttiva al silicone prima del montaggio, che non è una condizione obbligatoria per l'installazione.

Installare il diodo (3), la seconda parte del raffreddatore, l'isolatore in fibra di vetro e la rondella di spinta.

Infilare la traversa (4) e serrare uniformemente i dadi. Assicurarsi che non vi siano disallineamenti e che le superfici di contatto siano uniformi.

Quando le parti sono sufficientemente bloccate ma mobili, si consiglia di posizionare il raffreddatore su una superficie piana e di controllare la tolleranza di parallelismo del piano complessivo adiacente delle superfici (5).

Ruotare ciascun dado (di circa un quarto di giro) fino all'arresto (6). L'entità della deflessione della traversa determina se la forza di serraggio ottenuta corrisponde alla forza di serraggio richiesta.

Dopo l'installazione, gli elementi di fissaggio (dadi e rondelle) devono essere ulteriormente protetti dalla corrosione.

Suggerimenti e raccomandazioni per i tiristori di potenza:

I diodi di potenza non dovrebbero funzionare per lunghi periodi di tempo al loro carico limite per tutti i parametri. In questo caso, il fattore di sicurezza è determinato dal grado di affidabilità richiesto del dispositivo.

Sostituire un diodo di potenza guasto con un diodo che corrisponda ai parametri di quello da sostituire.

Il processo di funzionamento in un ambiente con un alto livello di temperatura deve essere accompagnato da un raffreddamento forzato.

Per garantire una corretta dissipazione del calore, si consiglia di pulire periodicamente i diodi di potenza e i raffreddatori per rimuovere polvere e contaminanti.

Per equalizzare le correnti tra i tiristori di potenza collegati in parallelo è necessario utilizzare dei divisori di corrente induttivi (spesso fili toroidali intrecciati). I metodi di collegamento più diffusi sono il circuito chiuso, il circuito a bobina comune o il tiristore di potenza. L'efficienza dei divisori di corrente in questo caso è determinata dalla sezione del filo magnetico.

La prevenzione dello sbilanciamento della tensione quando i diodi di potenza sono collegati in serie si ottiene utilizzando resistenze shunt collegate in parallelo a ciascun diodo. L'equalizzazione della tensione in condizioni transitorie si ottiene collegando condensatori in parallelo a ciascun diodo.

È severamente vietato toccare i diodi di potenza sotto tensione.