快恢复二极管
快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管,主要应用于开
关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中,作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。
快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同,它属于PIN结型二极管,即在P型硅材料与N型硅材料中
间增加了基区I,构成PIN硅片。因基区很薄,反向恢复电荷很小,所以快恢复二极管的反向恢复时间较
短,正向压降较低,反向击穿电压(耐压值)较高。
快恢复二极管的作用
因为随着装置工作开关频率的提高,若没有FRED给高频逆变装置的开关器件作续流、吸收、箝位、隔
离、输出和输入整流器,那么IGBT、功率MOSFET等开关器件就不能发挥其作用和独特作用,这是由FRED
关断特性参数(反向恢复时间t、反向恢复电荷Q、反向峰值电流I )的作用所致。最佳参数的FRED和高
频开关器件协调工作,使高频逆变电路内因开关器件换相所引起的过电压尖峰、高频干扰电压及EMI降至
最低,使开关器件的作用得到充分发挥。
快恢复、超快恢复二极管的结构特点
快恢复二极管的内部结构与普通二极管不同,它是在P型、N型硅材料中间增加了基区I,构成P-I-N硅片
。由于基区很薄,反向恢复电荷很小,不仅大大减小了trr值,还降低了瞬态正向压降,使管子能承受很
高的反向工作电压。快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒,正向压降约为0.6V,正向电流是几
安培至几千安培,反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复二极管的反向恢复电荷进一步减小,使其
trr可低至几十纳秒。20A以下的快恢复及超快恢复二极管大多采用TO-220封装形式。从内部结构看,可
分成单管、对管(亦称双管)两种。对管内部包含两只快恢复二极管,根据两只二极管接法的不同,又
有共阴对管、共阳对管之分。图2(a)是C20-04型快恢复二极管(单管)的外形及内部结构。(b)图和(c)
图分别是C92-02型(共阴对管)、MUR1680A型(共阳对管)超快恢复二极管的外形与构造。它们均采用
TO-220塑料封装,几十安的快恢复二极管一般采用TO-3P金属壳封装。更大容量(几百安~几千安)的管
子则采用螺栓型或平板型封装形式。
超快恢复二极管的主要参数
超快恢复二极管的应用
随着电力电子技术向高频化、模块化方向发展,FRED作为一种高频器件也得到蓬勃发展,现已广泛用于
各种高频逆变装置和斩波调速装置内,起到高频整流、续流、吸收、隔离和箝位的作用,这对发展我国
高频逆变焊机、高频开关型电镀电源、高频高效开关电源、高频快速充电电源、高频变频装置及功率因
数校正装置等将起到推动作用。这些高效、节能、节电和节材,并能提高产品质量和劳动生产率的高频
逆变装置将逐步替代目前正在大量生产、体积庞大、效率低和对电网污染严重的晶闸管工频电源,对加速
我国电力电子产品的更新换代周期将起到决定性作用。