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
反向恢复时间(tr)的定义:电流通过零点由正向转换到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。反向恢复电流的波形如图1所示。IF为正向电流,IRM为大反向恢复电流。Irr为反向恢复电流,通常规定Irr=0.1IRM。当t≤t0时,正向电流I=IF。当t>t0时,由于整流器件上的正向电压突然变成反向电压,因此正向电流迅速降低,在t=t1时刻,I=0。然后整流器件过反向电流IR,并且IR逐渐增大;在t=t2时刻达到大反向恢复电流IRM值。此后受正向电压的作用,反向电流逐渐减小,并在t=t3时刻达到规定值Irr。从t2到t3的反向恢复过程与电容器放电过程有相似之处。
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.
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。
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。
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