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    快恢復二極管作用 快恢復二極管特性和應用及優勢 KIA MOS管

    信息來源:本站 日期:2018-04-10 

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    快速二極管

    快恢復二極管(簡稱FRD)是一種具有開關特性好、反向恢復時間短等特點的半導體二極管,主要應用于開關電源、PWM脈寬調制器、變頻器等電子電路中,作為高頻整流二極管、續流二極管或阻尼二極管使用。

    快恢復二極管在制造上采用摻金、單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓??旎謴投O管的內部結構與普通PN結二極管不同,它屬于PIN結型二極管,即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區I,構成PIN硅片。因基區很薄,反向恢復電荷很小,所以快恢復二極管的反向恢復時間較短,正向壓降較低,反向擊穿電壓(耐壓值)較高。

    快恢復二極管是指反向恢復時間很短的二極管(5us以下),工藝上多采用摻金措施,結構上有采用PN結型結構,有的采用改進的PIN結構。其正向壓降高于普通二極管(1-2V),反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數百納秒或更長,后者則在100納秒以下。

    通常,5~20A的快恢復二極管管采用TO–220FP塑料封裝,20A以上的大功率快恢復二極管采用頂部帶金屬散熱片的TO–3P塑料封裝,5A以下的快恢復二極管則采用DO–41、DO–15或DO–27等規格塑料封裝。

    采用TO–220或TO–3P封裝的大功率快恢復二極管,有單管和雙管之分。雙管的管腳引出方式又分為共陽和共陰

    反向恢復時間

    什么是反向恢復時間?當外加二極管的電壓瞬間從正向轉到反向時,流經器件的電流并不能相應地瞬間從正向電流轉換為反向電流。此時,正向注入的少數載流子(空穴)被空間電荷區的強電場抽取,由于這些空穴的密度高于基區平衡空穴密度,因而在反向偏置瞬間,將產生一個遠大于反向漏電流的反向電流,即反向恢復電流IRM。與此同時,符合過程的強化也在加速這些額外載流子密度的下降,直到基區中積累的額外載流子的完全消失,反向電流才下降并穩定到反向漏電流。整個過程所經歷的時間為反向恢復時間。

    快恢復二極管作用

    反向恢復時間trr的定義是:電流通過零點由正向轉換到規定低值的時間間隔。它是衡量高頻續流及整流器件性能的重要技術指標。

    快恢復、超快恢復二極管的結構特點

    快恢復二極管的內部結構與普通二極管不同,它是在P型、N型硅材料中間增加了基區I,構成P-I-N硅片。由于基區很薄,反向恢復電荷很小,不僅大大減小了trr值,還降低了瞬態正向壓降,使管子能承受很高的反向工作電壓??旎謴投O管的反向恢復時間一般為幾百納秒,正向壓降約為0.6V,正向電流是幾安培至幾千安培,反向峰值電壓可達幾百到幾千伏。超快恢復二極管的反向恢復電荷進一步減小,使其trr可低至幾十納秒。

    20A以下的快恢復及超快恢復二極管大多采用TO-220封裝形式。從內部結構看,可分成單管、對管(亦稱雙管)兩種。對管內部包含兩只快恢復二極管,根據兩只二極管接法的不同,又有共陰對管、共陽對管之分。幾十安的快恢復二極管一般采用TO-3P金屬殼封裝。更大容量(幾百安~幾千安)的管子則采用螺栓型或平板型封裝形式。


    檢測方法

    常規檢測方法

    在業余條件下,利用萬用表能檢測快恢復、超快恢復二極管的單向導電性,以及內部有無開路、短路故障,并能測出正向導通壓降。若配以兆歐表,還能測量反向擊穿電壓。

    實例:測量一只超快恢復二極管,其主要參數為:trr=35ns、IF=5A、IFSM=50A、VRM=700V。將萬用表撥至R×1檔,讀出正向電阻為6.4L,n=19.5L格。反向電阻則為無窮大。進一步求得VF=0.03V/×19.5=0.585V。證明管子是好的。

    注意事項:

    有些單管,共三個引腳,中間的為空腳,一般在出廠時剪掉,但也有不剪的;

    若對管中有一只管子損壞,則可作為單管使用;

    測正向導通壓降時,必須使用R×1檔。若用R×1k檔,因測試電流太小,遠低于管子的正常工作電流,故測出的VF 值將明顯偏低。在上面例子中,如果選擇R×1k檔測量,正向電阻就等于2.2k,此時n=9格。由此計算出的VF值僅0.27V,遠低于正常值(0.6V);

    快恢復二極管的恢復時間是200-500ns;

    超快速二極管的恢復時間是30-100ns;

    肖特基二極管的恢復時間是10ns 左右;

    而且他們的正向導通電壓也有所不同,肖特基<快恢復<高效率。


    快恢復二極管:有0.8-1.1V的正向導通壓降,35-85nS的反向恢復時間,在導通和截止之間迅速轉換,提高了器件的使用頻率并改善了波形??旎謴投O管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中做整流元件.


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