快速二极管

快恢复(fu)二(er)极管(guan)（简称(cheng)FRD）是一种具有开关(guan)特(te)性好、反向恢复(fu)时间短(duan)等特(te)点的半导体二(er)极管(guan)，主(zhu)要应用于开关(guan)电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二(er)极管(guan)、续(xu)流二(er)极管(guan)或阻尼二(er)极管(guan)使用。

快(kuai)恢(hui)(hui)复二(er)(er)极管在制造上采用掺金、单纯的(de)(de)扩散等工艺，可获得(de)较(jiao)高的(de)(de)开(kai)关速(su)度，同(tong)时也能得(de)到较(jiao)高的(de)(de)耐压。快(kuai)恢(hui)(hui)复二(er)(er)极管的(de)(de)内部结构与普通PN结二(er)(er)极管不同(tong)，它(ta)属于PIN结型(xing)二(er)(er)极管，即(ji)在P型(xing)硅材料与N型(xing)硅材料中间增加了基(ji)(ji)区I，构成PIN硅片。因(yin)基(ji)(ji)区很薄，反向(xiang)恢(hui)(hui)复电荷很小，所以快(kuai)恢(hui)(hui)复二(er)(er)极管的(de)(de)反向(xiang)恢(hui)(hui)复时间较(jiao)短，正向(xiang)压降较(jiao)低，反向(xiang)击(ji)穿电压（耐压值(zhi)）较(jiao)高。

快恢(hui)复二(er)(er)极(ji)管(guan)是指反向(xiang)恢(hui)复时间(jian)很(hen)短的(de)二(er)(er)极(ji)管(guan)（5us以下(xia)），工艺上(shang)(shang)多采用(yong)(yong)掺金措(cuo)施，结(jie)构(gou)上(shang)(shang)有采用(yong)(yong)PN结(jie)型结(jie)构(gou)，有的(de)采用(yong)(yong)改进的(de)PIN结(jie)构(gou)。其正向(xiang)压降(jiang)高于普(pu)通二(er)(er)极(ji)管(guan)（1-2V），反向(xiang)耐压多在1200V以下(xia)。从(cong)性(xing)能(neng)上(shang)(shang)可(ke)分为(wei)快恢(hui)复和超快恢(hui)复两个等级。前者(zhe)反向(xiang)恢(hui)复时间(jian)为(wei)数百纳秒或更(geng)长，后者(zhe)则在100纳秒以下(xia)。

通常(chang)，5~20A的快恢(hui)复(fu)二极管(guan)管(guan)采用TO–220FP塑(su)料封(feng)(feng)装(zhuang)，20A以上(shang)的大功率快恢(hui)复(fu)二极管(guan)采用顶部带金属(shu)散(san)热片的TO–3P塑(su)料封(feng)(feng)装(zhuang)，5A以下的快恢(hui)复(fu)二极管(guan)则采用DO–41、DO–15或DO–27等规格塑(su)料封(feng)(feng)装(zhuang)。

采用(yong)TO–220或TO–3P封(feng)装的大功率快恢复二极管(guan)，有(you)单管(guan)和双(shuang)管(guan)之分。双(shuang)管(guan)的管(guan)脚引出(chu)方式又分为共阳和共阴

反向恢复(fu)时(shi)间

什么是(shi)反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)恢(hui)复(fu)时(shi)间(jian)(jian)?当外(wai)加二(er)极管(guan)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)压瞬间(jian)(jian)从(cong)正向(xiang)(xiang)(xiang)转到(dao)反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)时(shi)，流(liu)(liu)(liu)经器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)并(bing)不能(neng)相应地瞬间(jian)(jian)从(cong)正向(xiang)(xiang)(xiang)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)转换为反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)。此时(shi)，正向(xiang)(xiang)(xiang)注(zhu)入的(de)(de)(de)少数(shu)载流(liu)(liu)(liu)子(空(kong)(kong)穴(xue))被(bei)空(kong)(kong)间(jian)(jian)电(dian)(dian)荷(he)区的(de)(de)(de)强电(dian)(dian)场抽取，由于这些空(kong)(kong)穴(xue)的(de)(de)(de)密(mi)(mi)度(du)高于基(ji)区平衡空(kong)(kong)穴(xue)密(mi)(mi)度(du)，因而在(zai)反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)偏置(zhi)瞬间(jian)(jian)，将(jiang)产生一个(ge)远大于反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)漏电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，即(ji)反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)恢(hui)复(fu)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)IRM。与(yu)此同时(shi)，符合过程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)强化也在(zai)加速(su)这些额(e)外(wai)载流(liu)(liu)(liu)子密(mi)(mi)度(du)的(de)(de)(de)下降，直到(dao)基(ji)区中积(ji)累的(de)(de)(de)额(e)外(wai)载流(liu)(liu)(liu)子的(de)(de)(de)完全(quan)消(xiao)失，反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)才下降并(bing)稳定到(dao)反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)漏电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)。整(zheng)个(ge)过程(cheng)(cheng)所经历的(de)(de)(de)时(shi)间(jian)(jian)为反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)恢(hui)复(fu)时(shi)间(jian)(jian)。

反向恢复时(shi)间trr的定义是：电流通过零点(dian)由正向转换到(dao)规定低值的时(shi)间间隔。它是衡量高频续流及(ji)整流器件(jian)性能的重(zhong)要技术指标。

快(kuai)恢(hui)复、超(chao)快(kuai)恢(hui)复二极管(guan)的结(jie)构特点(dian)

快(kuai)恢(hui)(hui)复(fu)(fu)二(er)极管的(de)内部结构与(yu)普(pu)通二(er)极管不同(tong)，它是在P型、N型硅(gui)材料(liao)中间增加了(le)基(ji)区I，构成P-I-N硅(gui)片。由于基(ji)区很薄，反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)恢(hui)(hui)复(fu)(fu)电(dian)(dian)荷(he)(he)很小(xiao)，不仅大(da)大(da)减小(xiao)了(le)trr值，还降低了(le)瞬态(tai)正向(xiang)(xiang)(xiang)压(ya)(ya)降，使管子能(neng)承受很高(gao)的(de)反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)工(gong)作电(dian)(dian)压(ya)(ya)。快(kuai)恢(hui)(hui)复(fu)(fu)二(er)极管的(de)反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)恢(hui)(hui)复(fu)(fu)时(shi)间一(yi)般为(wei)几(ji)百(bai)纳(na)秒(miao)，正向(xiang)(xiang)(xiang)压(ya)(ya)降约(yue)为(wei)0.6V，正向(xiang)(xiang)(xiang)电(dian)(dian)流是几(ji)安(an)培(pei)至几(ji)千安(an)培(pei)，反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)峰值电(dian)(dian)压(ya)(ya)可(ke)达(da)几(ji)百(bai)到几(ji)千伏(fu)。超快(kuai)恢(hui)(hui)复(fu)(fu)二(er)极管的(de)反(fan)(fan)向(xiang)(xiang)(xiang)恢(hui)(hui)复(fu)(fu)电(dian)(dian)荷(he)(he)进一(yi)步减小(xiao)，使其trr可(ke)低至几(ji)十纳(na)秒(miao)。

20A以下的(de)快恢复及(ji)超快恢复二(er)极(ji)(ji)管(guan)大(da)多采(cai)用TO-220封(feng)装(zhuang)形式。从内(nei)部(bu)结构看，可分(fen)(fen)成单管(guan)、对(dui)管(guan)(亦称双管(guan))两(liang)(liang)种。对(dui)管(guan)内(nei)部(bu)包含两(liang)(liang)只快恢复二(er)极(ji)(ji)管(guan)，根据(ju)两(liang)(liang)只二(er)极(ji)(ji)管(guan)接(jie)法的(de)不同，又有共阴(yin)对(dui)管(guan)、共阳(yang)对(dui)管(guan)之(zhi)分(fen)(fen)。几(ji)十安的(de)快恢复二(er)极(ji)(ji)管(guan)一般采(cai)用TO-3P金(jin)属壳(qiao)封(feng)装(zhuang)。更大(da)容量(几(ji)百安～几(ji)千安)的(de)管(guan)子则采(cai)用螺栓型(xing)或平板(ban)型(xing)封(feng)装(zhuang)形式。

检测方法

常规检测方法

在业余条件(jian)下，利用(yong)万用(yong)表(biao)能检测(ce)快恢复(fu)、超快恢复(fu)二极管(guan)的单向导电性(xing)，以及内部有无开路、短(duan)路故障，并能测(ce)出正向导通(tong)压降。若配以兆欧表(biao)，还能测(ce)量反向击穿电压。

实例(li)：测(ce)量一只(zhi)超快恢复二极管，其(qi)主要参(can)数(shu)为(wei)：trr=35ns、IF=5A、IFSM=50A、VRM=700V。将万用表拨至R×1档，读出正向电(dian)阻为(wei)6.4L，n=19.5L格(ge)。反向电(dian)阻则(ze)为(wei)无穷大(da)。进一步求得VF=0.03V/×19.5=0.585V。证(zheng)明管子是(shi)好(hao)的。

注意事项：

有些(xie)单管，共三个引(yin)脚(jiao)，中间的为空脚(jiao)，一般在出厂时剪掉，但(dan)也(ye)有不剪的;

若对管中(zhong)有一(yi)只管子损坏，则可作(zuo)为(wei)单管使用;

测(ce)正(zheng)向导通(tong)压降时，必须使用(yong)R×1档。若用(yong)R×1k档，因(yin)测(ce)试电(dian)(dian)流太(tai)小，远(yuan)低(di)于(yu)管子的(de)正(zheng)常工作电(dian)(dian)流，故测(ce)出(chu)的(de)VF 值将明显偏低(di)。在(zai)上面例子中(zhong)，如果选(xuan)择(ze)R×1k档测(ce)量，正(zheng)向电(dian)(dian)阻就(jiu)等于(yu)2.2k，此时n=9格。由此计算出(chu)的(de)VF值仅(jin)0.27V，远(yuan)低(di)于(yu)正(zheng)常值(0.6V);

快恢(hui)复二极(ji)管的恢(hui)复时(shi)间(jian)是200-500ns;

超快速二(er)极管的恢复(fu)时间是(shi)30-100ns;

肖特基二极管的(de)恢复时(shi)间是10ns 左右(you);

而且他(ta)们的(de)正向导通电(dian)压也有所(suo)不(bu)同，肖特基<快(kuai)恢复<高效率。

快恢复(fu)二(er)极(ji)(ji)管(guan)：有0.8-1.1V的正向(xiang)导(dao)通压降，35-85nS的反向(xiang)恢复(fu)时(shi)(shi)间，在导(dao)通和截止之(zhi)间迅速转换，提(ti)高(gao)了器件的使用(yong)频率并(bing)改善了波形。快恢复(fu)二(er)极(ji)(ji)管(guan)在制(zhi)造工(gong)艺上(shang)采用(yong)掺金,单纯的扩散(san)等工(gong)艺,可(ke)获得较(jiao)高(gao)的开关(guan)速度(du),同时(shi)(shi)也能得到(dao)较(jiao)高(gao)的耐压.目前(qian)快恢复(fu)二(er)极(ji)(ji)管(guan)主要应用(yong)在逆变(bian)电源中做整(zheng)流元件.

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