快恢復二極管(FRD)、超快恢復二極管(圖 文)

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1、快恢復二極管FRD（FastRecoveryDiode）是近年來問世的新型半導體器件，具有開關特性好，反向恢復時間短、正向電流大、體積小、安裝簡便等優(yōu)點。超快恢復二極管SRD（SuperfastRecoveryDiode），則是在快恢復二極管基礎上發(fā)展而成的，其反向恢復時間trr值已接近于肖特基二極管的指標。它們可廣泛用于開關電源、脈寬調制器（PWM）、不間斷電源（UPS）、交流電動機變頻調速（VVVF）、高頻加熱等裝置中，作高頻、大電流的續(xù)流二極管或整流管，是極有發(fā)展前途的電力、電子半導體器件。?1．性能特點（1）反向恢復時間??反向恢復時間tr的定

2、義是：電流通過零點由正向轉換到規(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指標。反向恢復電流的波形如圖1所示。IF為正向電流，IRM為最大反向恢復電流。Irr為反向恢復電流，通常規(guī)定Irr=0.1IRM。當t≤t0時，正向電流I=IF。當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時刻達到最大反向恢復電流IRM值。此后受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小，并在t=t3時刻達到規(guī)定值Irr。從t2到t3的反向恢復過程與電容器放

3、電過程有相似之處。（2）快恢復、超快恢復二極管的結構特點??快恢復二極管的內部結構與普通二極管不同，它是在P型、N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構成P-I-N硅片。由于基區(qū)很薄，反向恢復電荷很小，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?？旎謴投O管的反向恢復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，反向峰值電壓可達幾百到幾千伏。超快恢復二極管的反向恢復電荷進一步減小，使其trr可低至幾十納秒。??20A以下的快恢復及超快恢復二極管大多采用TO-220封裝形式。從內部結構看，可分成單管、對管（

4、亦稱雙管）兩種。對管內部包含兩只快恢復二極管，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型快恢復二極管（單管）的外形及內部結構。(b)圖和(c)圖分別是C92-02型（共陰對管）、MUR1680A型（共陽對管）超快恢復二極管的外形與構造。它們均采用TO-220塑料封裝，主要技術指標見表1。幾十安的快恢復二極管一般采用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。??2．檢測方法???（1）測量反向恢復時間測量電路如圖3。由直流電流源供規(guī)定的IF，脈沖發(fā)生器經過隔直電容器C加脈沖信

5、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時刻所經歷的時間。設器件內部的反向恢電荷為Qrr，有關系式???????????trr≈2Qrr/IRM?????????????????????????(5.3.1)由式(5.3.1)可知，當IRM為一定時，反向恢復電荷愈小，反向恢復時間就愈短。（2）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、超快恢復二極管的單向導電性，以及內部有無開路、短路故障，并能測出正向導通壓降。若配以兆歐表，還能測量反向擊穿電壓。實例：測量一只C90-02超快恢復二極管，其主要參數(shù)為：trr=35ns

6、，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。進一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。證明管子是好的。注意事項：（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）測正向導通壓降時，必須使用R×1檔。若用R×1k檔，因測試電流太小，遠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

7、′=9格。由此計算出的VF值僅0.27V，遠低于正常值(0.6V)。