快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管,主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中,作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。 快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同,它属于PIN结型二极管,即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I,构成PIN硅片。因基区很薄,反向恢复电荷很小,所以快恢复二极管的反向恢复时间较短,正向压降较低,反向击穿电压(耐压值)较高
快恢复二极管:有0.8-1.1V的正向导通压降,35-85nS的反向恢复时间,在导通和截止之间迅速转换,提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件.
快速管主要按恢复时间快慢分为三种,分别为75-500ns(快恢复FR系列)、35-75ns(高频HER系列)、35ns以内(超快恢复SF系列)。电压为200-1200V,电压一定恢复时间越快其正向压降越大。同样道理电压选型较大的方案上会加大做小恢复时间的难度。传统超快恢复二极管TRR在35ns以内,电压只做到600V。我司目前已推出三款高压超快恢复二极管芯片800V、1000V、1200V 电流分布区间为3-20A,可适用于所有封装外形。
FRED 是用外延片、离子注入工艺制备的快速二极管,其特点是开关速度更快、具有较小的恢复电荷 Qrr 和反向恢复电流 IRRM、参数更、开关损耗以及软度更优。常用来给高频逆变装置的开关器件作续流、吸收、箝位、隔离、输出和输入整流器,使开关器件的功能得到充分发挥。外延快恢复二极管 (fast),其反向恢复时间在 75ns。
快恢复二极管芯片PN结构终止区用采用玻璃钝化技术,其热膨胀系数与硅的热膨胀系数相匹配。所有的硅芯片越来越多的使用保护环平面技术和沟道阻断来降低芯片的表面电场。
芯片的接触区域真空沉积金属层,实质上这有助于它们的高功率循环应用能力和适合芯片的封装工艺。所有在硅晶圆片上加工处理的芯片在样品测试后,自动标识不符合电气说明的芯片,然后世成小颗粒。芯片颗粒的可形状是正方形或长方形的。
在高速开关电路中,快恢复二极管被用于保护其他器件不受到过高的反向电压和尖锐的反向电流冲击。当一个开关瞬间关闭时,电感会产生反向电动势,如果没有快速反向恢复时间的二极管对其进行保护,那么反向电流就会通过其他器件,导致它们被损坏。而快恢复二极管可以快速将反向电流截至,从而保护其他器件。
相对于普通二极管,快恢复二极管具有以下优点
(1)反向恢复时间更短:快恢复二极管的反向恢复时间小可达几十纳秒,而普通二极管则需要数微秒的时间才能反向恢复。这使得快恢复二极管适用于高频、高速和精密电路中。
(2)适用于高速开关电路:快恢复二极管的快速反向恢复时间和低电容使得它可以承受高速、高频的开关操作而普通二极管则不能满足这些要求。
(3)减小波动峰值电压:快恢复二极管在反向恢复时波动峰值电压比较稳定,不容易产生高频振荡,而普通二极管在反向恢复时波动峰值电压明显下降,容易产生高频振荡。
(4)提高整流效率:快恢复二极管的反向恢复时间短,可降低电源电路中的开关损耗和尖锐的电流冲击,从而提高整流效率。
快恢复二极管主要应用于电源电路和高速开关电路中,如开关电源、高速恢复整流电路、变频器、电机驱动控制等领域。具体应用场合如下:
(1)变频控制:随着现代智能制造的发展,被广泛应用于交流电机驱动控制中。由于交流电机的传动、运行平稳,适应于各种负载要求,因此应用越来越广泛。而快恢复二极管作为变频器中的重要部件,可以使得整个控制系统更加、灵敏。
(2)开关电源:开关电源是现代电子设备中的电源类型,常用于电脑、手机等数字电子产品中。由于开关电源需要在高速开关模式下工作,所以需要使用快恢复二极管降低开关失真和反向压力。
(3)高速恢复整流电路:在半导体技术的发展过程中,快恢复二极管取代了肖特基二极管,成为高速恢复整流电路的理想选择。它可以降低开关噪声、减少开关损耗、增加能源利用率。