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什么是快速软恢复二极管?

发布时间:2017-11-24 点击次数:1835

       快速软恢复二极管是一种具有快速开通和高速关断能力,即具有短的反向恢复时间trr,较小的反向恢复电流IRRM和软恢复特性的二极管,常用在开关电源中的整流输出以及IGBT反并联续流、变频电路、斩波电路等领域。

       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,MCT,IGBT等,都需要一个与之并联的快速二极管,以通过负载中的无功电流,减小电容的充电时间,同时抑制因负载电流瞬时反向而感应的高电压。由于这些电力电子器件的频率和性能不断提高,为了与其关断过程相匹配,该二极管必须具有快速开通和高速关断能力,即具有短的反向恢复时间trr,较小的反向恢复电流IRRM和软恢复特性。

      快速软恢复二极管多采用PIN结构,在高压、大电流的电路中,传统的PIN二极管具有较好的反向耐压性能,且正向时它可以在很低的电压下就会导通较大的电流,呈现低阻状态。然而,正向大注入的少数载流子的存在使得少子寿命较长,二极管的开关速度相应较低,为提高其开关速度,可采用掺杂重金属杂质和通过电子辐照的办法减小少子寿命,但这又会不同程度的造成二极管的硬恢复特性,在电路中引起较高的感应电压,对整个电路的正常工作产生重要影响。  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tb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。

      目前,国内快速二极管一般采用电子辐照控制少子寿命,其软度因子在0.35左右,特性很硬。国际上快速二级管的水平已达到2500A/3000V,300ns,软度因子较小。采用外延工艺制作的快恢复二极管的软度因子较大(0.7),但它必须采用小方片串并联的方式使用,以达到大电流、高电压的目的。这样做不仅增加了工艺的复杂性,而且使产品的可靠性变差。我国的外延工艺水平较低,尚停留在研究阶段,成品率较低,相对成本较高;而采用电力半导体常规工艺制作的快恢复二极管的软度因子较小。


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