快速恢復(fù)二極管的特征介紹

最后一篇談及Si二極管。本篇將說明快速恢復(fù)二極管（以下簡稱為FRD）的特征、改善特性及其相關(guān)應(yīng)用。

Si-FRD的特征

Si-FRD是PN結(jié)二極管，具有高速性特征，Trr極快。與此相反，就一般特征而言是VF高。例如，在示意圖中，通用10A級別的VF不到2V。這是因為Trr的高速性與VF之間有需要權(quán)衡的關(guān)系。然而，開發(fā)出VF值大幅度降低的型號，實際時可根據(jù)應(yīng)用來選擇最適合的Si-FRD。

下表總結(jié)了Si-FRD的特征及其適合的應(yīng)用。表中凡標有“×”的項目，請理解為：其與其他項目相比，特性較差、不適合。

超高速型的VF較高，IR卻較低，所以，最適用于連續(xù)模式的PFC（改善功率因數(shù)），損耗較少。

高速與低VF的平衡型有非常高的通用性，利用FRD的高速性適用于各種應(yīng)用。

超低VF型的雖然IR特性較為遜色，但其低VF能降低導(dǎo)通損耗，適用于峰值電流大的臨界模式PFC。

此時，下面圖表顯示VF和Trr之間的權(quán)衡關(guān)系。橙色線表示VF較低，Trr稍長，但VF與Trr之間的IR也較大，是該FRD的特性。紅色線的特性與其相反。可見存在一種關(guān)系，如果是高速型，那么VF就高，如果是低VF型，那么Trr/IR就大。

Si-FRD的噪聲

從EMC的角度來看，以開關(guān)電源為主的開關(guān)所引發(fā)的噪聲是重要的研討事項。Si-FRD的Trr較為高速，故而在反向恢復(fù)時，Trr時間內(nèi)會產(chǎn)生噪聲。下圖是反向恢復(fù)時的噪聲以及改善后的示意圖。IRp表示FRD關(guān)斷時的反向電流峰值。并用dir/dt表示恢復(fù)的傾斜度/急峻度。如能降低Irp，并使dir/dt平穩(wěn)，就能使反向恢復(fù)時的噪聲變小。

實際上，已成功開發(fā)出稱之為“軟恢復(fù)”型的低噪聲Si-FRD。在這里，就該項研究稍稍加以說明。

為了降低Irp，并使恢復(fù)時的傾斜度dir/dt趨緩，必須分別采取改善對策。最初，為了降低IRp，降低了P型硅（陽極）的雜質(zhì)濃度。仍然存在問題，雖然漏電流減少，降低了IRp，但是，dir/dt依然急峻，仍然殘存噪聲，還有VF上升的新課題要權(quán)衡處理。

其次，為了緩和傾斜度，采用了稱之為壽命殺手的鉑（Pt）擴散，縮短了壽命，成功地實現(xiàn)dir/dt軟恢復(fù)。這里的“壽命”是指，在PN結(jié)關(guān)斷/反向偏置時的少數(shù)載流子再結(jié)合，在恢復(fù)的時間內(nèi)，如果時間長，殘留的載流子會導(dǎo)致電流流經(jīng)的現(xiàn)象。壽命殺手會加速再結(jié)合，從而縮短壽命。一般而言，壽命殺手會擴散雜質(zhì)。這種時就采用Pt（鉑）。

這就涉及到制造工藝了，若非熟悉領(lǐng)域很難全面展開，但是，以這兩個方法為基礎(chǔ)，最終實現(xiàn)了Trr和VF的特性基本保持不變，卻能大幅度抑制反向恢復(fù)噪聲的Si-FRD。下圖所示為軟恢復(fù)型（紅色）與標準型（藍色）的實際波形比較示意圖。明顯可見，軟恢復(fù)型的噪聲非常低。

根據(jù)Si-FRD的Trr和VF的應(yīng)用示意圖

最后表示依據(jù)Si-FRD的特性及其適合應(yīng)用的示意圖，設(shè)計時僅供參考。如上所述，Trr高速型的VF值較高，而VF值低的Trr較慢，應(yīng)基于這一基本傾向，選擇最佳的應(yīng)用特性。

再提一下PFC的話題，BCM（臨界模式）的VF值越低越好，CCM（連續(xù)模式）的Trr值越快越好，這有助于降低各自的損耗。

此時，不僅降低噪聲，而且VF與Trr的權(quán)衡達到最優(yōu)化的類型，其可制成的應(yīng)用非常廣泛。

　　審核編輯：湯梓紅