5.Diyot için SPICE Modeli

Güç Elektroniği Ders notları_5. Hafta
Kırıkkale MYO
Doç. Dr. R. Gökhan Türeci
Diyot için SPICE Modeli
Diyotun SPICE modelinde, diyot gerilimi ile
ilişkili olan iD akımı, bir akım kaynağı olarak
gösterilir. Seri bağlı RS direnci yarı-iletkenin
direncinden kaynaklanır ve bu direncin değeri
katkı maddesi miktarıyla değişir. RS direnci
yığın (bulk) direnç olarak adlandırılır. Model
Şekil 5.1’ de gösterilmiştir. SiC diyotlar yeni
teknoloji ürünü olduğundan diyot için
uygulanan bu modeli SiC diyotlara uygulamak
hatalara yol açabilir. Üreticiler SiC diyotlar için
SPICE modeli bilgilerini kullanıcılar ile paylaşır.
Diyot parametrelerinden güç devreleri için
önemli olan parametreler:
IS: Doyma akımı
BV: Ters kırılma gerilimi
IBV: Ters kırılma akımı
TT: Geçiş zamanı
CJO: Sıfır kutuplanmada p-n eklem
kapasitansı
Şekil 5.1 Diyot için SPICE modeli
Seri bağlı diyotlar
Yüksek gerilim doğru akım (HVDC) iletim hattı gibi yüksek gerilim uygulamalarında ticari olarak
ulaşılabilen diyot, gerilim sınırlamalarını karşılayamayabilir. Diyotlar seri bağlanarak ters gerilim
kapasitesi yükseltilmeye çalışır (Şekil 5.2). Ters kutuplanma bölgesinde seri bağlanmış iki diyotun
taşıdığı akım aynı olsa da üzerlerindeki gerilimler (üretim kaynaklı olarak) farklı olabilir. Bu da şekildeki
karakteristiğin oluşmasına neden olur.
Şekil 5.2 Seri bağlı diyotlar
Kaynak: Güç Elektroniği, Muhammad H. Rashid, Nobel Yayınları
Güç Elektroniği Ders notları_5. Hafta
Kırıkkale MYO
Doç. Dr. R. Gökhan Türeci
Gerilimlerin aynı olması için diyotlara paralel dirençler eklenir (Şekil 5.3)
Şekil 5.3 Seri bağlı diyotlar
Şekilden KAY’ na göre
iS  iS 1  iR1  iS 2  iR 2
yazılabilir.
VD1  VD 2
olmak üzere R1 ve R2 arasındaki ilişki:
iS1 
VD1
V
 iS 2  D1
R1
R2
olarak belirlenir. Dirençler eşitse iki diyot gerilimi arasında küçük bir fark oluşur. Bunu önlemek içinde
her bir diyota paralel bir kondansatör bağlanır (Şekil 5.4). Böylece geçici durumda da gerilimlerin eşit
olması sağlanır. Kondansatöre seri bağlanan RS direnci ters gerilimin yükselme hızını sınırlandırır.
Şekil 5.4 Seri bağlı diyotların geçici ve kalıcı durumda gerilim paylaşımları
Kaynak: Güç Elektroniği, Muhammad H. Rashid, Nobel Yayınları
Güç Elektroniği Ders notları_5. Hafta
Kırıkkale MYO
Doç. Dr. R. Gökhan Türeci
Örnek: Gerilim Paylaşımında, gerilim ve dirençlerinin hesaplanması
İki diyot toplam VD  5kV ’luk bir DC gerilim paylaşmak için seri bağlanmıştır. Ters sızıntı akımları
iS 1  30mA ve iS 2  35mA ’dir.
(a) Paylaşım dirençleri R  R1  R2  100k  ise diyot gerilimleri nedir?
(b) Gerilim paylaşımının VD1  VD 2  VD 2 olması için R1 ve R2 ne olmalıdır?
Çözüm:
a) iS 1  30mA , iS 2  35mA , R  R1  R2  100k 
iS 1 
VD1
V
 iS 2  D 2
R
R
VD1  VD 2  VD
iS1 
VD1
V V
 iS 2  D D1
R
R
VD1   iS 2  iS 1 
R VD

 2750V
2 2
VD 2   iS 2  iS1 
R VD

 2250V
2 2
b) iS 1  30mA , iS 2  35mA , VD1  VD 2  VD 2  2.5kV
iS1 
VD1
V
 iS 2  D 2
R1
R2
iS 1 
VD
V
 iS 2  D
2 R1
2 R2
R1  100k  önerisiyle
R2 
VD R1
 125k 
 iS1  iS 2  2R1  VD
olarak bulunur.
Kaynak: Güç Elektroniği, Muhammad H. Rashid, Nobel Yayınları
Güç Elektroniği Ders notları_5. Hafta
Kırıkkale MYO
Doç. Dr. R. Gökhan Türeci
Paralel bağlı diyotlar
Yüksek güç uygulamalarında istenen akımın karşılanabilmesi amacıyla diyotlar, paralel bağlanarak akım
kapasitesi artırılır. Diyotlar, akımı üzerlerindeki iletim gerilimlerine göre paylaşırlar. Akımın eşit
paylaşılması için seri bağlanan endüktansların eşit olması gerekir (Şekil 5.5). Endüktans yerine direnç
kullanılabilir fakat direnç bağlanması güç kaybına sebep olur.
Şekil 5.5 Paralel bağlı diyotlar
Şekil 5.5’ te sol taraftaki şekilde kalıcı durum akım paylaşımı görülmektedir. Sağ taraftaki şekilde ise
dinamik durum akımları gösterilmiştir.
Kaynak: Güç Elektroniği, Muhammad H. Rashid, Nobel Yayınları