Leistungs-Avalanche-Dioden – Serienübersicht, Spezifikationen, Datenblätter

Was ist eine Leistungs-Avalanche-Diode?

Avalanche-Dioden unterscheiden sich von Standard-Gleichrichterdioden dadurch, dass ein Avalanche-Dioden-Betrieb im Avalanche - Durchbruch modus möglich ist. Solche Dioden haben eine kontrollierte Lawinenbildung.

Typischerweise wird eine Avalanche-Diode durch den Wert der Durchbruch spannung V_BR charakterisiert, die den Mindestwert des Beginns des Lawinendurchbruchs beschreibt.

Die Avalanche-Diode wird auch durch die Parameter der Durchbruchenergie charakterisiert: die maximal zulässige Schock spitzen leistungs dissipation P_RSM und/oder der Energieverlust während des Avalanche-Durchbruchs.

Avalanche-Dioden dürfen über einen langen Zeitraum im Bereich des elektrischen Lawinendurchbruchs auf dem Rückwärts Zweig der Strom-Spannungs-Kurve arbeiten:

Das Wesen der Lawinenbildung besteht darin, dass der Sperrstrom sehr schnell ansteigt, wenn eine Diode einer Sperrspannung ausgesetzt wird, die größer als die Durchbruchspannung ist.

In einer Standard-Non-Avalanche-Diode konzentriert sich der Strom an einzelnen Punkten des p-n-Übergangs und es kommt zu einem lokalen thermischen Durchschlag – eine Standard - Gleichrichterdiode fällt aus.

Bei einer Avalanche-Diode wird der Sperrstrom gleichmäßig über die Oberfläche des p-n-Übergangs verteilt, wodurch die Diode einen Leistungsimpuls abführen kann.

Daher werden Avalanche-Dioden effektiv verwendet, um elektrische Schaltungen vor Impulsspannungsüberlastungen zu schützen.

Leistungsgleichrichter-Avalanche-Dioden werden typischerweise in verschiedenen Leistungsgleichrichtern verwendet, z. B. in Schweiß- und Galvanik anlagen, ungesteuerten oder halb gesteuerten Gleichrichterbrücken, um die nachteiligen Auswirkungen von Schaltüberspannungen zu verhindern.

Alle Avalanche-Dioden vom Scheibentyp (Kapseltyp), die auf dieser Seite vorgestellt werden, haben ein Standard-Keramikgehäuse vom Press-Pack-Typ. Sie werden mit relativ hoher Kraft in Kühlkörper gepresst, die auch als elektrische Kontakte zu den Diodenanschlüssen dienen.

Avalanche-Dioden, die auf der AS ENERGI^TM-Website erhältlich sind, haben die folgenden Parameterbereiche: Der Nennstrom in Durchlassrichtung I_FAV reicht von 320A bis 5000A, und der Bereich der Sperrspannung in Sperrrichtung V_RRM liegt zwischen 400V und 6000V.

Heute sind Power Avalanche-Dioden eine Schlüsselkomponente in Hochleistungsgleichrichtern, Saftstartern, Stromversorgungen, AC/DC-Schaltungen, Aluminiumschmelzen und anderen Metallveredelungen sowie in der streckenseitigen Versorgung.

Siehe auch Artikel: Standard-Gleichrichterdioden, Avalanche-Dioden, Phasensteuerungs-Thyristoren, Schnelle Thyristoren, Schnell schaltende Thyristoren, Hochspannungs-SCR-Thyristoren 6500V, Leistungs-Thyristor-Module.

Serie von Power-Avalanche-Dioden:

Avalanche-Dioden der DL-Serie AS ENERGI^TM

Power-Avalanche-Dioden der DL-Serie AS ENERGI^TM sind mit Durchlassstrom-I_FAV-Nennwerten von 320A bis 5000A und Rückwertesssperrspannungen V_RRM von 400V bis 6000V erhältlich.

Eigenschaften von Avalanche-Dioden: niedrige Durchlassspannung, selbst geschützt gegen transiente Überspannungen; garantierte maximale Avalanche-Verlustleistung.

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

Avalanche-Dioden ABB Power Grids (Hitachi Energy)

Avalanche-Dioden der Serie 5SDD ABB Power Grids (Hitachi Energy) sind mit Durchlassstrom-I_FAV-Nennwerten von 600A bis 2700A und Rückwertesssperrspannungen V_RRM von 1100V bis 5000V erhältlich.

Eigenschaften von Avalanche-Dioden: niedrige Durchlassspannung, Avalanche-Sperrcharakteristik, hohe Betriebssicherheit, geeignet für Parallelbetrieb.

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

Luftgekühlte und wassergekühlte Kühlkörper für Scheibenthyristoren

Der Betrieb von Halbleiterbauelementen bei hohen Strömen und hohen Sperrspannungen geht mit einer hohen Leistung im p-n-Übergang des Siliziumchips einher.

Luft- und Wasserkühlkörper werden zur Kühlung von Leistung-SCR-Thyristoren verwendet.

Der Kühlkörper ist durch den Wert der Verlustleistung und die Fläche der Kühlfläche gekennzeichnet und wird anhand der erforderlichen Wärmeabfuhr bei der Betriebsleistung des Thyristoren ausgewählt.

Bei Scheibenthyristoren ist die notwendige Kompression der Presskontakte nur dann gegeben, wenn sie mit Kühlkörpern bestückt sind.

Um die elektrischen Verluste gering und die Wärmeabfuhr maximal zu halten, muss bei der Montage die notwendige Klemmkraft Fm aufgebracht werden.

Der Wertebereich der Axialkraft auf den Thyristor Fm, d. h. die Druckkraft des Thyristoren, liegt zwischen 10 und 100 kN je nach Gehäusedurchmesser (Gehäusetyp) und ist im Datenblatt angegeben.

Kühlkörper werden für Scheibenhalbleiter (Tablettentyp) mit einem Kontaktflächendurchmesser von Ø19 mm bis Ø100 mm verwendet.

Weitere Informationen zu Kühlkörpern für Scheibengleichrichterdioden finden Sie unter:
"Luftgekühlte Kühlkörper der O-Serie", "Luftkühlkörper der SF-Serie", "Wasserkühlkörper der SS-Serie".

Installationsempfehlungen für Leistungsscheiben-Gleichrichterdioden:

Die Zuverlässigkeit der Wärmeübertragung und des elektrischen Kontakts zwischen den Kontaktflächen des Diode und des Kühlers über den gesamten Temperaturbereich wird durch ein entsprechendes Drehmoment (Klemmkraft) gewährleistet.

Vor der Montage sollten Sie eine Sichtprüfung (1) der Kontaktflächen auf mechanische Beschädigungen durchführen und mit Alkohol (Toluol, Benzin, Aceton) getränkt abwischen (2).

Befestigen Sie nach der Inspektion die Stromkontakte (Leitungen) und installieren Sie einen Stift, um die Ausrichtung der Struktur zu fixieren.

Um die Parameter der Wärmeübertragung zu verbessern, wird empfohlen, vor der Montage eine dünne Schicht Silikon-Wärmeleitpaste zu schmieren (3), was keine zwingende Voraussetzung für die Installation ist.

Den Diode (3), den zweiten Teil des Kühlers, den Glasfaserisolator und die Anlaufscheibe einbauen.

Traverse einfädeln und Muttern gleichmäßig anziehen (4). Auf Fluchtungsfehler und Ebenheit der Kontaktflächen achten.

Wenn die Teile ausreichend eingespannt, aber beweglich sind, empfehlen wir, den Kühler auf eine ebene Fläche zu stellen und die Toleranz auf Parallelität der gesamten angrenzenden Ebene der Flächen zu überprüfen (5).

Spannen Sie jede Mutter der Reihe nach (ca. eine Vierteldrehung) bis zum Anschlag (6). Die Auslenkung der Traverse bestimmt, ob die erreichte Spannkraft der erforderlichen entspricht.

Nach der Montage sind die Befestigungselemente (Muttern und Unterlegscheiben) zusätzlich gegen Korrosion zu sichern.

Tipps und Empfehlungen für Leistungsdioden:

Die Leistungsdioden sollten nicht für alle Parameter dauerhaft an ihrer Grenzlast betrieben werden. Der Sicherheitsfaktor wird dabei durch die geforderte Zuverlässigkeit des Gerätes bestimmt.

Ersetzen Sie einen ausgefallenen Leistungsdiode durch einen Diode, der den Parametern des zu ersetzenden entspricht.

Beim Betrieb in einer Umgebung mit erhöhter Umgebungstemperatur muss eine Unterkühlung vorgesehen werden.

Es wird empfohlen, Leistungsdioden und Kühler regelmäßig von Staub und Verunreinigungen zu reinigen, um eine ordnungsgemäße Wärmeableitung sicherzustellen.

Induktive Stromteiler (häufig verdrillter Ringdraht) sollten verwendet werden, um Ströme zwischen parallel geschalteten Leistungsdioden auszugleichen. Die beliebtesten Anschlussmethoden sind geschlossener Stromkreis, gemeinsamer Spulenstromkreis oder Leistungsdiode. Der Wirkungsgrad von Stromteilern wird dabei durch den Querschnitt des Magnetdrahtes bestimmt.

Die Vermeidung von Spannungsasymmetrien bei Reihenschaltung von Leistungsdioden wird durch die Verwendung von Shunt-Widerständen erreicht, die parallel zu jedem Diode geschaltet sind. Ein Spannungsausgleich unter transienten Bedingungen wird bereitgestellt, indem Kondensatoren parallel zu jedem Diode geschaltet werden.

Das Berühren von unter Hochspannung stehenden Leistungsdioden während des Betriebs ist strengstens verboten.