隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種變頻電路、斬波電路的應用不斷擴大，這些電力電子電路中的主回路不論是采用換流關(guān)斷的晶閘管，還是采用有自關(guān)斷能力的新型電力電子器件，如GTO，MCT，IGBT等，都需要一個與之并聯(lián)的快速二極管，以通過負載中的無功電流，減小電容的充電時間，同時抑制因負載電流瞬時反向而感應的高電壓。由于這些電力電子器件的頻率和性能不斷提高，為了與其關(guān)斷過程相匹配，該二極管必須具有快速開通和高速關(guān)斷能力，即具有短的反向恢復時間trr，較小的反向恢復電流IRRM和軟恢復特性。

半導體器件中眾所周知的PN結(jié)就是一個二極管。其中導電的基本單元稱作為“載流子”，即電子和空穴。簡單說來二極管的單向?qū)щ娦阅芫褪菓昧?ldquo;載流子”的產(chǎn)生和消失的物理原理。正向?qū)щ姇r(P區(qū)接正、N區(qū)接負)PN結(jié)兩邊產(chǎn)生并充滿了大量“載流子”，可以在很低的電壓下導通較大的電流，呈現(xiàn)低阻狀態(tài)。反向阻斷時(N區(qū)接正、P區(qū)接負)，PN結(jié)兩邊的載流子很快就變?yōu)榱?有極少量遺留形成了漏電流)，呈高阻狀態(tài)。載流子的產(chǎn)生、消失過程需要時間，于是有“開通時間”和“關(guān)斷時間”之稱。載流子存在時間稱為“壽命”。“壽命的長短會影響到“開通時間”和“關(guān)斷時間”。載流子壽命較長，二極管的開關(guān)速度相應較低。為提高其開關(guān)速度，可采用摻雜重金屬雜質(zhì)和通過電子輻照的辦法減小載流子壽命，但這又會不同程度的造成不希望出現(xiàn)的二極管的“硬恢復特性”，它會在電路中引起較高的感應電壓，對整個電路的正常工作產(chǎn)生不小的影響。

目前，國內(nèi)快速二極管一般采用電子輻照控制載流子少子壽命,其軟度因子在0.35左右，特性很硬。國際上快速二級管的水平已達到2500A/3000V，300ns，軟度因子較小。

恢復過程很短的二極管，特別是反向恢復過程很短的二極管稱為快速恢復二極管(Fast Recovery Diode)。高頻化的電力電子電路不僅要求快速恢復二極管的正向恢復特性較好，即正向瞬態(tài)壓降小，恢復時間短;更要求反向恢復特性也較好，即反向恢復時間短，反向恢復電荷少，并具有軟恢復特性。

1、開通特性

二極管的開通也有一個過程，開通初期出現(xiàn)較高的瞬態(tài)壓降，經(jīng)過一定時間后才能處于穩(wěn)定狀態(tài)，并具有很小的管壓降。這就是說，二極管開通初期呈現(xiàn)出明顯的“電感效應”，不能立即響應正向電流的變化。

開通時二極管呈現(xiàn)的電感效應，除了器件內(nèi)部機理的原因之外，還與引線長度、器件封裝采用的磁性材料等因素有關(guān)。電感效應對電流的變化率最敏感，因此開通時二極管電流的上升率dIF/dt越大，峰值電壓UFP就越高，正向恢復時間也越長。

2、關(guān)斷特性

所有的PN結(jié)二極管，在傳導正向電流時，都儲存電荷。但是當正在導通的二極管突然加一個反向電壓時，要把這些少數(shù)載流子完全抽出或是中和掉是需要一定時間的，即反向阻斷能力的恢復需要經(jīng)過一段時間，這個過程就是反向恢復過程，發(fā)生這一過程所用的時間定義為反向恢復時間(trr)。值得注意的是在未恢復阻斷能力之前，二極管相當于處于短路狀態(tài)。

用軟化系數(shù)S(Softness factor)來描述反向恢復電流由最大值IRM消失的速率。反向恢復電流的下降速度dIrr/dt是一個重要的參數(shù)。若dIrr/dt過大，由于線路存在電感L，則會使反向峰值電壓URM過高，有時出現(xiàn)強烈振蕩，致使二極管損壞，可以用軟特性和硬特性的概念來表示dIrr/dt對反向特性的影響。

耗盡儲存電荷所需的總的時間定義為反向恢復時間trr，作為開關(guān)速度的量度，它是選用二極管時的一個非常重要的參數(shù)，一般用途的二極管trr為25μs左右，使用在整流以及頻率低于1kHz以下的電路中是可以的，但若用于斬波和逆變電路中，必須選用trr在5μs以下的快速恢復二極管，在一些吸收電路中要求快開通和軟恢復二極管。

由軟度因子定義可知，它就是反映二極管在反向恢復的過程中基區(qū)少數(shù)載流子消失的時間長短。所以，軟度因子與少數(shù)載流子壽命、元件結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù)等有密切的關(guān)系。所以改善軟度因子性能就要從這些方面入手，即控制少數(shù)載流子壽命、采用新的結(jié)構(gòu)、新工藝。

制作出一種反向恢復時間短、恢復時反向峰值電流小、且為軟恢復特性的高速二極管就顯得尤為重要。為此開發(fā)了不同結(jié)構(gòu)的這種二極管，例如有;凹型階梯“陰極短路”結(jié)構(gòu)帶輔助二極管的結(jié)構(gòu);陰極短路結(jié)構(gòu);自調(diào)節(jié)發(fā)射效率與理想歐姆接觸二極管(SIOD)等。

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