快速二極管

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)間短等特點(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)二極管在制造上采用摻金、單純的擴(kuò)散等工藝，可獲得較高的開關(guān)速度，同時(shí)也能得到較高的耐壓?？旎謴?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)二極管是指反向恢復(fù)時(shí)間很短的二極管（5us以下），工藝上多采用摻金措施，結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。其正向壓降高于普通二極管（1-2V），反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復(fù)和超快恢復(fù)兩個(gè)等級。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100納秒以下。

通常，5~20A的快恢復(fù)二極管管采用TO–220FP塑料封裝，20A以上的大功率快恢復(fù)二極管采用頂部帶金屬散熱片的TO–3P塑料封裝，5A以下的快恢復(fù)二極管則采用DO–41、DO–15或DO–27等規(guī)格塑料封裝。

采用TO–220或TO–3P封裝的大功率快恢復(fù)二極管，有單管和雙管之分。雙管的管腳引出方式又分為共陽和共陰

反向恢復(fù)時(shí)間

什么是反向恢復(fù)時(shí)間?當(dāng)外加二極管的電壓瞬間從正向轉(zhuǎn)到反向時(shí)，流經(jīng)器件的電流并不能相應(yīng)地瞬間從正向電流轉(zhuǎn)換為反向電流。此時(shí)，正向注入的少數(shù)載流子(空穴)被空間電荷區(qū)的強(qiáng)電場抽取，由于這些空穴的密度高于基區(qū)平衡空穴密度，因而在反向偏置瞬間，將產(chǎn)生一個(gè)遠(yuǎn)大于反向漏電流的反向電流，即反向恢復(fù)電流IRM。與此同時(shí)，符合過程的強(qiáng)化也在加速這些額外載流子密度的下降，直到基區(qū)中積累的額外載流子的完全消失，反向電流才下降并穩(wěn)定到反向漏電流。整個(gè)過程所經(jīng)歷的時(shí)間為反向恢復(fù)時(shí)間。

反向恢復(fù)時(shí)間trr的定義是：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)。

快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的結(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。快恢復(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。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。

檢測方法

常規(guī)檢測方法

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)▔航怠Ｈ襞湟哉讱W表，還能測量反向擊穿電壓。

實(shí)例：測量一只超快恢復(fù)二極管，其主要參數(shù)為：trr=35ns、IF=5A、IFSM=50A、VRM=700V。將萬用表撥至R×1檔，讀出正向電阻為6.4L，n=19.5L格。反向電阻則為無窮大。進(jìn)一步求得VF=0.03V/×19.5=0.585V。證明管子是好的。

注意事項(xiàng)：

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;

若對管中有一只管子損壞，則可作為單管使用;

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2.2k，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)二極管的恢復(fù)時(shí)間是200-500ns;

超快速二極管的恢復(fù)時(shí)間是30-100ns;

肖特基二極管的恢復(fù)時(shí)間是10ns 左右;

而且他們的正向?qū)妷阂灿兴煌?，肖特?lt;快恢復(fù)<高效率。

快恢復(fù)二極管：有0.8-1.1V的正向?qū)▔航担?5-85nS的反向恢復(fù)時(shí)間，在導(dǎo)通和截止之間迅速轉(zhuǎn)換，提高了器件的使用頻率并改善了波形。快恢復(fù)二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴(kuò)散等工藝,可獲得較高的開關(guān)速度,同時(shí)也能得到較高的耐壓.目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件.

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