??快恢復(fù)二極管FRD什么意思？
作者：海飛樂技術(shù) 時(shí)間：2016-12-29 16:20
FRD是快恢復(fù)二極管英文Fast Recovery Diode的縮寫，快恢復(fù)二極管是一種常用于高頻整流電路中的二極管。
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種變頻電路、斬波電路的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，這些電力電子電路中的主回路不論是采用換流關(guān)斷的晶閘管，還是采用有自關(guān)斷能力的新型電力電子器件，如GTO，MCT，IGBT等，都需要一個(gè)與之并聯(lián)的快速二極管，以通過負(fù)載中的無功電流，減小電容的充電時(shí)間，同時(shí)抑制因負(fù)載電流瞬時(shí)反向而感應(yīng)的高電壓。由于這些電力電子器件的頻率和性能不斷提高，為了與其關(guān)斷過程相匹配，該二極管必須具有快速開通和高速關(guān)斷能力，即具有短的反向恢復(fù)時(shí)間trr，較小的反向恢復(fù)電流IRRM和軟恢復(fù)特性。
半導(dǎo)體器件中眾所周知的PN結(jié)就是一個(gè)二極管。其中導(dǎo)電的基本單元稱作為“載流子”，即電子和空穴。簡(jiǎn)單說來二極管的單向?qū)щ娦阅芫褪菓?yīng)用了“載流子”的產(chǎn)生和消失的物理原理。正向?qū)щ姇r(shí)(P區(qū)接正、N區(qū)接負(fù))PN結(jié)兩邊產(chǎn)生并充滿了大量“載流子”，可以在很低的電壓下導(dǎo)通較大的電流，呈現(xiàn)低阻狀態(tài)。反向阻斷時(shí)(N區(qū)接正、P區(qū)接負(fù))，PN結(jié)兩邊的載流子很快就變?yōu)榱?有極少量遺留形成了漏電流)，呈高阻狀態(tài)。載流子的產(chǎn)生、消失過程需要時(shí)間，于是有“開通時(shí)間”和“關(guān)斷時(shí)間”之稱。載流子存在時(shí)間稱為“壽命”。“壽命的長(zhǎng)短會(huì)影響到“開通時(shí)間”和“關(guān)斷時(shí)間”。載流子壽命較長(zhǎng)，二極管的開關(guān)速度相應(yīng)較低。為提高其開關(guān)速度，可采用摻雜重金屬雜質(zhì)和通過電子輻照的辦法減小載流子壽命，但這又會(huì)不同程度的造成不希望出現(xiàn)的二極管的“硬恢復(fù)特性”，它會(huì)在電路中引起較高的感應(yīng)電壓，對(duì)整個(gè)電路的正常工作產(chǎn)生不小的影響。
目前，國(guó)內(nèi)快速二極管一般采用電子輻照控制載流子少子壽命,其軟度因子在0.35左右，特性很硬。國(guó)際上快速二級(jí)管的水平已達(dá)到2500A/3000V，300ns，軟度因子較小。
恢復(fù)過程很短的二極管，特別是反向恢復(fù)過程很短的二極管稱為快速恢復(fù)二極管(Fast Recovery Diode)。高頻化的電力電子電路不僅要求快速恢復(fù)二極管的正向恢復(fù)特性較好，即正向瞬態(tài)壓降小，恢復(fù)時(shí)間短;更要求反向恢復(fù)特性也較好，即反向恢復(fù)時(shí)間短，反向恢復(fù)電荷少，并具有軟恢復(fù)特性。
1、開通特性
二極管的開通也有一個(gè)過程，開通初期出現(xiàn)較高的瞬態(tài)壓降，經(jīng)過一定時(shí)間后才能處于穩(wěn)定狀態(tài)，并具有很小的管壓降。這就是說，二極管開通初期呈現(xiàn)出明顯的“電感效應(yīng)”，不能立即響應(yīng)正向電流的變化。
開通時(shí)二極管呈現(xiàn)的電感效應(yīng)，除了器件內(nèi)部機(jī)理的原因之外，還與引線長(zhǎng)度、器件封裝采用的磁性材料等因素有關(guān)。電感效應(yīng)對(duì)電流的變化率最敏感，因此開通時(shí)二極管電流的上升率dIF/dt越大，峰值電壓UFP就越高，正向恢復(fù)時(shí)間也越長(zhǎng)。
2、關(guān)斷特性
所有的PN結(jié)二極管，在傳導(dǎo)正向電流時(shí)，都儲(chǔ)存電荷。但是當(dāng)正在導(dǎo)通的二極管突然加一個(gè)反向電壓時(shí)，要把這些少數(shù)載流子完全抽出或是中和掉是需要一定時(shí)間的，即反向阻斷能力的恢復(fù)需要經(jīng)過一段時(shí)間，這個(gè)過程就是反向恢復(fù)過程，發(fā)生這一過程所用的時(shí)間定義為反向恢復(fù)時(shí)間(trr)。值得注意的是在未恢復(fù)阻斷能力之前，二極管相當(dāng)于處于短路狀態(tài)。
用軟化系數(shù)S(Softness factor)來描述反向恢復(fù)電流由最大值IRM消失的速率。反向恢復(fù)電流的下降速度dIrr/dt是一個(gè)重要的參數(shù)。若dIrr/dt過大，由于線路存在電感L，則會(huì)使反向峰值電壓URM過高，有時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)烈振蕩，致使二極管損壞，可以用軟特性和硬特性的概念來表示dIrr/dt對(duì)反向特性的影響。
耗盡儲(chǔ)存電荷所需的總的時(shí)間定義為反向恢復(fù)時(shí)間trr，作為開關(guān)速度的量度，它是選用二極管時(shí)的一個(gè)非常重要的參數(shù)，一般用途的二極管trr為25μs左右，使用在整流以及頻率低于1kHz以下的電路中是可以的，但若用于斬波和逆變電路中，必須選用trr在5μs以下的快速恢復(fù)二極管，在一些吸收電路中要求快開通和軟恢復(fù)二極管。
由軟度因子定義可知，它就是反映二極管在反向恢復(fù)的過程中基區(qū)少數(shù)載流子消失的時(shí)間長(zhǎng)短。所以，軟度因子與少數(shù)載流子壽命、元件結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù)等有密切的關(guān)系。所以改善軟度因子性能就要從這些方面入手，即控制少數(shù)載流子壽命、采用新的結(jié)構(gòu)、新工藝。
制作出一種反向恢復(fù)時(shí)間短、恢復(fù)時(shí)反向峰值電流小、且為軟恢復(fù)特性的高速二極管就顯得尤為重要。為此開發(fā)了不同結(jié)構(gòu)的這種二極管，例如有;凹型階梯“陰極短路”結(jié)構(gòu)帶輔助二極管的結(jié)構(gòu);陰極短路結(jié)構(gòu);自調(diào)節(jié)發(fā)射效率與理想歐姆接觸二極管(SIOD)等。
上一篇：怎么測(cè)量快恢復(fù)二極管的性能？
下一篇：開關(guān)電源的變壓器發(fā)出噪音的原因 處理方式