快恢復二極管的基本性能參數及要求

快恢復二極管的基本性能參數及要求

    快恢復二極管在應用端的基本性能參數及要求會涉及到哪些概述？

    一般快恢復二極管主要指在工作中與快速晶閘管、高頻晶閘管及GT0、IGCT、lEGT等晶閘管派生器件相匹配的FWD器件。這種快恢復二極管通常電流很大，電壓高，反向恢復時間一般在1微秒以上，大都采用擴散型穿通結構和電子輻照工藝，電流從幾十安培到幾千安培，電壓幾百伏到3000伏。反向恢復特性通常比較硬。大多數為晶圓片(wafer)結構。我國一般FRD的水平與國外先進水平相差不多，國產器件在國內市場占有80%以上的份額，而且還有很多出口。

  然而，還有一種類型的快恢復二極管，工作時與IGBT、功率MOSFET匹配使用，這種與高頻功率器件配合使用的FRD在性能上，不僅要快，而且要求“軟”特性，以避免產生高的電壓尖峰及射頻干擾和電磁干擾。通常國外制造IGBT、功率M0SFET的公司也同時生產與之相匹配的快恢復二極管。國內到目前尚無商業(yè)化的IGBT及快恢復二極管的量產。由于快恢復二極管相對IGBT來，較為低端，隨著國家對核心功率電子器件的重視和投入加強，快恢復二極管已被正式立項，具有極好的發(fā)展形勢。

    一、快恢復二極管的少子壽命控制技術

    對于數日一定的載流子，其壽命越低，消失越快，在FRD中表現(xiàn)為反向恢復時間越短。因此，提高恢復速度最直接有效的方法便是盡量設法減小基區(qū)內的少子壽命。方法便是引入深能級復合中心，例如金屬、雜質或缺陷都可以產生深能級復合中心，擴金、擴鉑、射線輻照、急冷急熱都可以使步子壽命下降。世壽命控制時，同樣會帶束正向電阻變大及漏電流變大等負面影響。不同的壽命控制方法引起的通態(tài)電阻、漏電流的變化差異很大。因此，并不是隨便地引入缺陷或雜質就可以用來作壽命控制，而是需要很多研究和實踐總結、日前通用的壽命控制技術有擴金、擴鉑、電子或氯離子輛照等。

    二、快恢復二極管的基本性能參數及要求

    圖1是快恢復二極管的反向恢復波形示意圖，其中標示了快恢復二極管的基本性能參數。

    IFM為二極管正向峰值電流，-diF/dt為正向通志電流下降率，IRM反向峰值電流，VFM為二極管正向通態(tài)壓降，VR為反向電壓，VRM為反向峰值電壓，tm為存儲時間，tb為復合時間，反向恢復軟度因子S=tb/tm，trr為反向恢復時間且trr=tm+tb，Qrr為反向恢復電荷，dir(REC/dt)為反向恢復電流下降率。

    FRD的基本性能要求是：

    (1)恢復速度快，即反向恢復時間trr要小。

    (2)正向壓降小，即要求VF小，以減小導通狀態(tài)下的功耗。

    (3)反向漏電流Ir小，以減小關斷狀態(tài)下功耗。

    (4)反向峰值電流小，以減小二極管反向電流對控制功率電路中其他開關器件的影響；

    (5)反向恢復的軟度S大，減小瞬時感生的電壓過沖，避免震蕩。

    (6)快恢復二極管還必須具有良好的溫度穩(wěn)定性，減小或避免當器件溫度升高時產生的性能的劣化現(xiàn)象。正向壓降具有正溫度系數的功率二極管就具有很好的溫度穩(wěn)定性。