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。

什么是快恢复二极管

 

什么是快恢复二极管

 

快恢复二极管符号

 

快恢复二极管符号

 

快恢复二极管工作原理

快恢复二极管工作原理:


快恢复二极管的内部结构是在 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,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。

 

加负电压(或零偏压)时,快恢复二极管等效为电容+电阻;加正电压时,快恢复二极管等效为小电阻。用改变结构尺寸及选择快恢复二极管参数的方法,使短路的阶梯脊波导的反射相位(基准相位)与加正电压的 PIN 管控制的短路波导的反射相位相同。还要求加负电压(或 0 偏置)的快恢复二极管控制的短路波导的反射相位与标准相位相反(-164°~+164°之间即可)。

 

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。

 

因为 PD 的主要有源区是势垒区,所以展宽势垒区即可提高灵敏度。p-i-n 结快恢复二极管实际上也就是人为地把 p-n 结的势垒区宽度加以扩展,即采用较宽的本征半导体(i)层来取代势垒区,而成为了 p-i-n 结。

 

快恢复二极管作用是具有反向阻断时高耐压低漏电流,正向低通态电阻大电流的特点。由于作为开关使用,因此一般需要其开关速度较快。另外,适当选择续流二极管的特性,尤其是反向恢复特性,如反向恢复时间和反向恢复软度,能够显著减少开关器件、二极管和其他电路元件的功耗,并减小由续流二极管引起的电压尖峰、电磁干扰,从而尽量减少甚至去掉吸收电路。

 

一般来说,快恢复二极管的正向压降小,0.4V 左右,而普通的硅管在 0.6V 左右,为了降低损耗才用快恢复二极管。