基本簡介

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)時間短特點(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)時間較短,，正向壓降較低，反向擊穿電壓(耐壓值)較高,。

分類

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,。

性能特點(diǎn)

反向恢復(fù)時間

反向恢復(fù)時間(tr)的定義:電流通過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時間間隔,。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)。反向恢復(fù)電流的波形如圖1所示,。IF為正向電流,，IRM為最大反向恢復(fù)電流。Irr為反向恢復(fù)電流,，通常規(guī)定Irr=0.1IRM,。當(dāng)t≤t0時，正向電流I=IF,。當(dāng)t>t0時,，由于整流器件上的正向電壓突然變成反向電壓，因此正向電流迅速降低,，在t=t1時刻,，I=0。然后整流器件上流過反向電流IR,，并且IR逐漸增大;在t=t2時刻達(dá)到最大反向恢復(fù)電流IRM值,。此后受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小,，并在t=t3時刻達(dá)到規(guī)定值Irr,。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。

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?？旎謴?fù)二極管的反向恢復(fù)時間一般為幾百納秒,，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,。圖2(a)是C20-04型快恢復(fù)二極管(單管)的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(b)圖和(c)圖分別是C92-02型(共陰對管),、MUR1680A型(共陽對管)超快恢復(fù)二極管的外形與構(gòu)造,。它們均采用TO-220塑料封裝，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,。

反向恢復(fù)時間

測量電路如圖3。由直流電流源供規(guī)定的IF,，脈沖發(fā)生器經(jīng)過隔直電容器C加脈沖信號,，利用電子示波器觀察到的trr值，即是從I=0的時刻到IR=Irr時刻所經(jīng)歷的時間,。設(shè)器件內(nèi)部的反向恢電荷為Qrr,，有關(guān)系式:

trr≈2Qrr/IRM (5.3.1)

由式(5.3.1)可知，當(dāng)IRM為一定時,，反向恢復(fù)電荷愈小，反向恢復(fù)時間就愈短,。

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?。若配以兆歐表,，還能測量反向擊穿電壓。實(shí)例:測量一只C90-02超快恢復(fù)二極管,，其主要參數(shù)為:trr=35ns,，Id=5A，IFSM=50A，VRM=700V,。外型同圖(a),。將500型萬用表撥至R×1檔，讀出正向電阻為6.4Ω,，n′=19.5格;反向電阻則為無窮大,。進(jìn)一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。證明管子是好的,。

注意事項(xiàng)

1)有些單管,，共三個引腳，中間的為空腳,，一般在出廠時剪掉,，但也有不剪的。

2)若對管中有一只管子損壞,，則可作為單管使用,。

3)測正向?qū)▔航禃r，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2.2kΩ,，此時n′=9格。由此計算出的VF值僅0.27V,，遠(yuǎn)低于正常值(0.6V),。

區(qū)別

快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時間很短的二極管(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)兩個等級。前者反向恢復(fù)時間為數(shù)百納秒或更長,，后者則在100納秒以下,。

肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管，簡稱肖特基二極管(Schottky Barrier Diode),，具有正向壓降低(0.4--0.5V),、反向恢復(fù)時間很短(10-40納秒),，而且反向漏電流較大，耐壓低,，一般低于150V,，多用于低電壓場合。

這兩種管子通常用于開關(guān)電源,。

肖特基二極管和快恢復(fù)二極管區(qū)別:前者的恢復(fù)時間比后者小一百倍左右,，前者的反向恢復(fù)時間大約為幾納秒~!

前者的優(yōu)點(diǎn)還有低功耗，大電流,，超高速~!電氣特性當(dāng)然都是二極管阿~!

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.

肖特基二極管:反向耐壓值較低40V-50V,，通態(tài)壓降0.3-0.6V，小于10nS的反向恢復(fù)時間,。它是具有肖特基特性的"金屬半導(dǎo)體結(jié)"的二極管,。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外,，還可以采用金,、鉬、鎳,、鈦等材料,。其半導(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵，多為N型半導(dǎo)體,。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的,，所以，其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多,。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微,，所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制，因而,，它是高頻和快速開關(guān)的理想器件,。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且,，MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管,。

快恢復(fù)二極管:有0.8-1.1V的正向?qū)▔航担?/span>35-85nS的反向恢復(fù)時間，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?？旎謴?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.

通常,，5~20A的快恢復(fù)二極管采用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一下的快恢復(fù)二極管則采用DO-41,，DO-15，或D0-27等規(guī)格塑料封裝。