品質／コンデンサブログ
気密性の高い高電圧ダイオード：必要な場面と仕様の決定方法
エグゼクティブサマリー・エンジニアリングのハイライト
高湿度環境、高高度環境、または真空環境下での高電圧ダイオードの故障：気密シールが重要な理由、PIVおよび回復仕様、そしてエポキシ封止で十分な場合について。
2026-07-04·所要時間・ 読む 0 回数
現場症状。 「当社の航空機搭載電源の高電圧整流器が300時間後に故障しました。故障の特徴はダイオード本体の表面トラッキングで、研究所の調査によると、吸収された水分によるイオン汚染が原因とのことです。」高電圧ダイオードは、湿度の高い環境、高高度環境、真空環境、または汚染された環境下では、接合部が破損するずっと前に表面伝導によって故障します。気密シールは、ダイオードが環境に耐えられるか、環境の犠牲になるかの違いを生む重要な要素です。
1. ジャンクションではなくパッケージが先に故障する理由
- 湿気の侵入： 吸収された水分は表面破壊電圧を低下させ、漏洩経路を形成する。高地では気圧が低下するため、コロナ放電開始電圧がさらに低下する。
- イオン汚染： はんだフラックス、洗浄剤の残留物、湿気などが混ざり合って導電性の膜を形成し、それが体全体に広がる。
- 真空および圧力サイクル： エポキシ樹脂パッケージからのガス放出は、真空システムを汚染し、密閉タンクの断熱性を低下させる。
2. 密閉型高電圧ダイオードの仕様表
| おすすめ | Why | |
|---|---|---|
| PIV（ピーク逆電圧） | ≥ 回路ピークの1.5倍 | 過渡現象およびサージに対するマージン |
| 逆回復 | t_rr < 50～100 ns、低Q_rr | 高周波乗算器ではリンギングが発生しない |
| パッケージ | 気密性の高いガラス・金属またはセラミックシール | 湿気やガス放出経路がない |
| リーク電流 | 定格PIVおよび温度におけるμAクラス | 除算器または乗算器ステージにデータをロードします |
| 温度 | −55℃～+150℃（または+175℃） | 空中および坑内環境 |
| 高度／真空 | 作動圧力下でコロナフリー | 高地では地表からの排出はない |
3. エポキシ樹脂による封止で十分な場合
機器が屋内に設置され、ポッティングまたはオイル充填されており、高地や真空にさらされることがない場合は、コンフォーマルコーティングされたエポキシダイオードで十分であり、コストも抑えられます。判断基準は、動作環境が湿気を吸収したり圧力を下げたりする可能性がある場合は、気密性を確保し、そうでない場合はコストを削減することです。間違った環境に安価なパッケージを選択することが、高額な失敗につながります。
4. 密閉型ダイオードの選定におけるよくある間違い
- エポキシ樹脂で済むのに、密閉容器を買うなんて。 機器が密閉型で屋内で使用する場合、追加費用を支払っても何のメリットもありません。使用環境に合わせてパッケージを選択してください。
- 乗数において回復時間を無視する。 低速ダイオードは、乗算器段を高周波でリンギングします。高速スイッチング回路の場合は、t_rr < 50～100 ns を指定してください。
- 試験は25℃でのみ実施。 リーク電流は温度の上昇とともに増加するため、室温ではなく動作温度におけるμAクラスのリーク電流値を検証してください。
4.5 製品リリース前の検証チェックリスト
- PIVマージンが回路ピークの1.5倍以上であることを確認してください。
- 定格PIV値および動作温度における漏洩量を測定してください。
- 高地または真空環境下の場合：作動圧力下でコロナ放電試験を実施する。
- 高速回路の場合：実際の波形上でt_rrとQ_rrを測定してください。
4. HVC密閉型およびカプセル化高電圧ダイオード
HVCは、数十kVまでのPIVに対応した高電圧整流ダイオードとシリコンスタック、乗算器用の高速リカバリバージョン（t_rr < 50 ns）、および環境に合わせた気密パッケージまたはエポキシパッケージを提供しています。医療用X線装置、産業用電源、防衛用電源で実績があり、HVCA、DIOTEC、Vishayの高電圧ダイオードモジュールの代替品として認定されており、4～8週間で納品可能です。