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快恢復(fù)二極管作用 快恢復(fù)二極管特性和應(yīng)用及優(yōu)勢(shì) KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2018-04-10 

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快速二極管

快恢復(fù)二極管(簡(jiǎn)稱(chēng)FRD)是一種具有開(kāi)關(guān)特性好、反向恢復(fù)時(shí)間短等特點(diǎn)的半導(dǎo)體二極管,主要應(yīng)用于開(kāi)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)二極管在制造上采用摻金、單純的擴(kuò)散等工藝,可獲得較高的開(kāi)關(guān)速度,同時(shí)也能得到較高的耐壓??旎謴?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(shí)間較短,正向壓降較低,反向擊穿電壓(耐壓值)較高。

快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時(shí)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(gè)等級(jí)。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長(zhǎng),后者則在100納秒以下。

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

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(yáng)和共陰

反向恢復(fù)時(shí)間

什么是反向恢復(fù)時(shí)間?當(dāng)外加二極管的電壓瞬間從正向轉(zhuǎn)到反向時(shí),流經(jīng)器件的電流并不能相應(yīng)地瞬間從正向電流轉(zhuǎn)換為反向電流。此時(shí),正向注入的少數(shù)載流子(空穴)被空間電荷區(qū)的強(qiáng)電場(chǎng)抽取,由于這些空穴的密度高于基區(qū)平衡空穴密度,因而在反向偏置瞬間,將產(chǎn)生一個(gè)遠(yuǎn)大于反向漏電流的反向電流,即反向恢復(fù)電流IRM。與此同時(shí),符合過(guò)程的強(qiáng)化也在加速這些額外載流子密度的下降,直到基區(qū)中積累的額外載流子的完全消失,反向電流才下降并穩(wěn)定到反向漏電流。整個(gè)過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間為反向恢復(fù)時(shí)間。

快恢復(fù)二極管作用

反向恢復(fù)時(shí)間trr的定義是:電流通過(guò)零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)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)。

快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的結(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。快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)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(duì)管(亦稱(chēng)雙管)兩種。對(duì)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(duì)管、共陽(yáng)對(duì)管之分。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。


檢測(cè)方法

常規(guī)檢測(cè)方法

在業(yè)余條件下,利用萬(wàn)用表能檢測(cè)快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的單向?qū)щ娦?,以及?nèi)部有無(wú)開(kāi)路、短路故障,并能測(cè)出正向?qū)▔航?。若配以兆歐表,還能測(cè)量反向擊穿電壓。

實(shí)例:測(cè)量一只超快恢復(fù)二極管,其主要參數(shù)為:trr=35ns、IF=5A、IFSM=50A、VRM=700V。將萬(wàn)用表?yè)苤罵×1檔,讀出正向電阻為6.4L,n=19.5L格。反向電阻則為無(wú)窮大。進(jìn)一步求得VF=0.03V/×19.5=0.585V。證明管子是好的。

注意事項(xiàng):

有些單管,共三個(gè)引腳,中間的為空腳,一般在出廠時(shí)剪掉,但也有不剪的;

若對(duì)管中有一只管子損壞,則可作為單管使用;

測(cè)正向?qū)▔航禃r(shí),必須使用R×1檔。若用R×1k檔,因測(cè)試電流太小,遠(yuǎn)低于管子的正常工作電流,故測(cè)出的VF 值將明顯偏低。在上面例子中,如果選擇R×1k檔測(cè)量,正向電阻就等于2.2k,此時(shí)n=9格。由此計(jì)算出的VF值僅0.27V,遠(yuǎn)低于正常值(0.6V);

快恢復(fù)二極管的恢復(fù)時(shí)間是200-500ns;

超快速二極管的恢復(fù)時(shí)間是30-100ns;

肖特基二極管的恢復(fù)時(shí)間是10ns 左右;

而且他們的正向?qū)妷阂灿兴煌?,肖特?lt;快恢復(fù)<高效率。


快恢復(fù)二極管:有0.8-1.1V的正向?qū)▔航担?5-85nS的反向恢復(fù)時(shí)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(kāi)關(guān)速度,同時(shí)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.


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