快恢复二极管的发展现状
  随着电力电子技术的发展，各种变频电路、斩波电路的应用不断扩大，这些电力电子电路中的主回路不论是采用换流关断的晶闸管，还是采用有自关断能力的新型电力电子器件，如GTO，MOSFET、IGBT等，都需要一个与之并联的快恢复二极管，以通过负载中的无功电流，减小主开关器件电容的充电时间，同时抑制因负载电流瞬时反向时由寄生电感感应产生的高电压。近几年来，随着新型半导体器件制造技术的不断进步，电力电子电路中的主开关器件——VDMOS、IGBT等新型半导体器件的设计与制造取得了巨大的进步，频率性能不断提高，这对与之配套使用的快恢复二极管提出了为更高的要求。 各种变频电路和斩波电路中新型电力电子器件的应用，对与之并联、起箝位或缓冲作用的快速二极管提出了更高的要求，以减小二极管反向恢复电荷在功率开关器件中产主的功耗，减小反向恢复起的附加在功亭开关器件上的高感应电压，提高功亭开关器件的使用寿命及可靠性。为此，该二极管必须具有短的反向恢复时间trr，较小的反向恢复电流IRM和较软的恢复特性。在高压电流电路中，传统PIN二极管具有较好的反向耐压性能，且在高通态电流密度下的正向压降很低，呈现低阻状态。然而，由于少子寿命较长，二极管的开关速度相应较低，尤其是反向恢复特性差，越来越不能满足功率开关器件的发展和要求。因而开发高频高压快速软恢复大功率二极管具有一定的现实意义。

  快恢复二极管的工作原理及相关参数

  恢复过程（特别是反向恢复过程）较短的二极管，称为快速恢复二极管。高频化的电力电子电路中，不仅要求快速恢复二极管的正向恢复特性较好，即正向瞬态压降小，恢复时间短，尤其要求反向恢复特性好，即反向恢复时间短，反向恢复电荷少，并具有较软的恢复特性。

  所有的pn结二极管，在传导正向电流时，都将以少子的形式储存电荷。少子注入是电导调制的机理，它导致正向降(VF)的降低，从这个意义上讲，它是有利的。但是当正在导通的二极管突然加一个反向电压时，由于正向导通时在pn结区有大量少数载流子存贮，故在截止前要把这些少数载流子完全抽出或是中和掉是需要一定时间的，即反向阻断能力的恢复需要经过一段时间，这个过程就是反向恢复过程，发生这一过程所用的时间，定义为反向恢复时间trr，见式（1）。

 

  可见，trr的大小取决于二极管本身的基区少子寿命τp及二极管的正向、反向电流。

  作为开关速度的量度，trr是选用二极管时的一个非常重要的参数。一般用途的二极管trr为25µs左右，用在整流及频路低于1kHz以下的电路中是可以的，但若用于斩波和逆变电路中，则必须选用trr在5µs一下的快速恢复二极管。若与新一代的功率开关器件（如IGBT等）配套使用，则需1µs乃至0.1µs以下的超快恢复二极管，在一些吸收电路中要求快速开通和软恢复二极管。

  用来描述反向恢复电流由最大值IRM消失速率的软化系数S1见式（2）。

 

  式中ta为少数载流子存储时间，即二极管反向电流irr从零上升至峰值IRM所需的时间，此期间内二极管上功率损耗最小；tb为少数载流子复合时间，即二极管反向电流irr从峰值IRM降至零所需的时间，此期间内二极管上损耗较大。

  反向恢复电流的下降速度dirr/dt是一个重要的参数。若dirr/dt过大，由于线路存在电感L，则会使反向峰值电压URM过高，有时出现强烈震荡，致使二极管或功率开关器件损坏。为突出反向恢复过程dirr/dt的重要性，我们用另一个软化系数S2来表示：

 

  通过上式可以预测反向峰值电压的幅值：

 

  其中，L为电路总电感，URM为二极管反向恢复时施加于有源器件的峰值电压，其值一定要小于有源器件的电压额定值，因此用di(rec)/dt表示软度因子更有使用意义。由软度因子定义可知，它其实就是反映二极管在反向恢复的trr过程中基区少子因复合而消失的时间长短。所以，软度因子与少子寿命控制方法、基区宽度和扩散浓度分布、元件结构及结构参数等有密切的关系。在空间电荷区扩展后的剩余基区内驻留更多的残存电荷，并驻留更长的时间将提高软度因子。

  

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