快恢復(fù)二極管介紹

快恢復(fù)二極管（簡稱FRD）是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時(shí)間短特點(diǎn)的半導(dǎo)體二極管，主要應(yīng)用于開關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用。 快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通PN結(jié)二極管不同，它屬于PIN結(jié)型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成PIN硅片。因基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，所以快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓（耐壓值）較高。

快恢復(fù)二極管特點(diǎn)

一、反向恢復(fù)時(shí)間

快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間（tr）的定義：電流通過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。反向恢復(fù)電流的波形如圖1所示。IF為正向電流，IRM為最大反向恢復(fù)電流。Irr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī)定Irr=0.1IRM。當(dāng)t≤t0時(shí)，正向電流I=IF。當(dāng)t>t0時(shí)，由于整流器件上的正向電壓突然變成反向電壓，因此正向電流迅速降低，在t=t1時(shí)刻，I=0。然后整流器件上流過反向電流IR，并且IR逐漸增大；在t=t2時(shí)刻達(dá)到最大反向恢復(fù)電流IRM值。此后受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小，并在t=t3時(shí)刻達(dá)到規(guī)定值Irr。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管不同，它是在P型、N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成P-I-N硅片。由于基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態(tài)正向壓降，使管子能承受很高的反向工作電壓?？旎謴?fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾百納秒，正向壓降約為0.6V，正向電流是幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達(dá)幾百到幾千伏。超快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)電荷進(jìn)一步減小，使其trr可低至幾十納秒。

20A以下的快恢復(fù)及超快恢復(fù)二極管大多采用TO-220封裝形式。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，可分成單管、對管（亦稱雙管）兩種。對管內(nèi)部包含兩只快恢復(fù)二極管，根據(jù)兩只二極管接法的不同，又有共陰對管、共陽對管之分。圖2(a)是C20-04型快恢復(fù)二極管（單管）的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(b)圖和(c)圖分別是C92-02型（共陰對管）、MUR1680A型（共陽對管）超快恢復(fù)二極管的外形與構(gòu)造。它們均采用TO-220塑料封裝，

幾十安的快恢復(fù)二極管一般采用TO-3P金屬殼封裝。更大容量（幾百安～幾千安）的管子則采用螺栓型或平板型封裝形式。

反向恢復(fù)時(shí)間

測量電路如圖3。由直流電流源供規(guī)定的IF，脈沖發(fā)生器經(jīng)過隔直電容器C加脈沖信號，利用電子示波器觀察到的trr值，即是從I=0的時(shí)刻到IR=Irr時(shí)刻所經(jīng)歷的時(shí)間。設(shè)器件內(nèi)部的反向恢電荷為Qrr，有關(guān)系式：

trr≈2Qrr/IRM (5.3.1)

由式(5.3.1)可知，當(dāng)IRM為一定時(shí)，反向恢復(fù)電荷愈小，反向恢復(fù)時(shí)間就愈短。

常規(guī)檢測方法

快恢復(fù)二極管的常規(guī)檢測方法如下：在業(yè)余條件下，利用萬用表能檢測快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的單向?qū)щ娦?，以及?nèi)部有無開路、短路故障，并能測出正向?qū)▔航?。若配以兆歐表，還能測量反向擊穿電壓。實(shí)例：測量一只C90-02超快恢復(fù)二極管，其主要參數(shù)為：trr=35ns，Id=5A，IFSM=50A，VRM=700V。外型同圖(a)。將500型萬用表撥至R×1檔，讀出正向電阻為6.4Ω，n′=19.5格；反向電阻則為無窮大。進(jìn)一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。證明管子是好的。

注意事項(xiàng)

快恢復(fù)二極管注意事項(xiàng)：

1）有些單管，共三個(gè)引腳，中間的為空腳，一般在出廠時(shí)剪掉，但也有不剪的。

2）若對管中有一只管子損壞，則可作為單管使用。

3）測正向?qū)▔航禃r(shí)，必須使用R×1檔。若用R×1k檔，因測試電流太小，遠(yuǎn)低于管子的正常工作電流，故測出的VF值將明顯偏低。在上面例子中，如果選擇R×1k檔測量，正向電阻就等于2.2kΩ，此時(shí)n′=9格。由此計(jì)算出的VF值僅0.27V，遠(yuǎn)低于正常值(0.6V)。

快恢復(fù)二極管好壞判斷

快恢復(fù)二極管好壞判斷，快恢復(fù)二極管采用PIN結(jié)構(gòu)，所以它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通PN結(jié)二極管不同，在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成PIN硅片。而基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，所以快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓（耐壓值）較高。從性能上，還能分為快恢復(fù)和超快恢復(fù)兩個(gè)等級。

檢測快恢復(fù)二極管的方法與檢測普通二極管的方法相同，都是根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦裕ㄟ^測量二極管的正、反向電阻，可方便地判斷快恢復(fù)二極管的好壞。一般將萬用表置于Rx1k擋，用黑表筆接二極管的正極，紅表筆接二極管的負(fù)極，正向電阻一般為幾歐姆，反向電阻為∞，如果測得的阻值均為∞或?yàn)?，則表明被測管子損壞。

快恢復(fù)二極管屬于整流二極管中的高頻二極管，特點(diǎn)是它的反向恢復(fù)時(shí)間很短，這一點(diǎn)特別適合高頻率整流?？旎謴?fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間是其性能的重要參數(shù)，反向恢復(fù)時(shí)間的定義是：二極管從正向?qū)顟B(tài)急劇轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)，從輸出脈沖下降到零線開始，到反向電源恢復(fù)到最大反向電流的10％所需要的時(shí)間。常用符號trr表示，trr值越小的快恢復(fù)二極管工作頻率越高。因?yàn)閷?dǎo)通和截止轉(zhuǎn)換迅速，從而可以改善整流波形。

快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管不同，普通整流二極管是一個(gè)PN結(jié)，而快恢復(fù)二極管PN結(jié)中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成PIN硅片。由于基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，所以快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間較短。從電物理現(xiàn)象來解釋，導(dǎo)通狀態(tài)向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，二極管在阻斷反向電流之前需要首先釋放上個(gè)周期存儲的電荷，這個(gè)放電時(shí)間被稱為反向恢復(fù)時(shí)間，反向恢復(fù)時(shí)間實(shí)際上是由電荷存儲效應(yīng)引起的．反向恢復(fù)時(shí)間就是存儲電荷耗盡所需要的時(shí)間。

在業(yè)余條件下，利用萬用表能檢測快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的單向?qū)щ娦裕约皟?nèi)部有無開路、短路故障，并能測出正向?qū)▔航怠Ｈ襞湟哉讱W表，還能測量反向擊穿電壓。將萬用表置于Rx1k擋，測快恢復(fù)二極管的正、反向電阻，正向電阻一般為幾歐姆，反向電阻為∞，如果測得的阻值均為∞或?yàn)?，則表明被測管子損壞。 快恢復(fù)二極管的對管檢測方法與上述方法基本相同，但必須首先確定其共用端是哪個(gè)引腳，然后再用上述方法對各個(gè)快恢復(fù)二極管進(jìn)行檢測。

實(shí)例：測量一只C90-02超快恢復(fù)二極管，其主要參數(shù)為：trr=35ns，Id=5A，IFSM=50A，VRM=700V。外型同圖(a)。將500型萬用表撥至R×1檔，讀出正向電阻為6.4Ω，n′=19.5格；反向電阻則為無窮大。進(jìn)一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。證明管子是好的。
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