快恢復(fù)二極管與超快恢復(fù)二極管特點(diǎn)及檢測(cè)

快恢復(fù)二極管FRD（Fast Recovery Diode）是近年來(lái)問(wèn)世的新型半導(dǎo)體器件，具有開(kāi)關(guān)特性好，反向恢復(fù)時(shí)間短、正向電流大、體積小、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。超快恢復(fù)二極管SRD （Superfast Recovery Diode），則是在快恢復(fù)二極管基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，其反向恢復(fù)時(shí)間trr值已接近于肖特基二極管的指標(biāo)。它們可廣泛用于開(kāi)關(guān)電源、脈寬調(diào)制器（PWM）、不間斷電源（UPS）、交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速（VVVF）、高頻加熱等裝置中，作高頻、大電流的續(xù)流二極管或整流管，是極有發(fā)展前途的電力、電子半導(dǎo)體器件。

1．性能特點(diǎn)
（1）反向恢復(fù)時(shí)間
反向恢復(fù)時(shí)間tr的定義是：電流通過(guò)零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。反向恢復(fù)電流的波形如圖1所示。I_F為正向電流，I_RM為最大反向恢復(fù)電流。I_rr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī)定I_rr=0.1I_RM。當(dāng)t≤t₀時(shí)，正向電流I=I_F。當(dāng)t＞t₀時(shí)，由于整流器件上的正向電壓突然變成反向電壓，因此正向電流迅速降低，在t=t1時(shí)刻，I=0。然后整流器件上流過(guò)反向電流I_R，并且IR逐漸增大；在t=t2時(shí)刻達(dá)到最大反向恢復(fù)電流IRM值。此后受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小，并在t=t3時(shí)刻達(dá)到規(guī)定值Irr。從t₂到t₃的反向恢復(fù)過(guò)程與電容器放電過(guò)程有相似之處。
（2）快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(qū)I，構(gòu)成P-I-N硅片。由于基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，不僅大大減小了t_rr值，還降低了瞬態(tài)正向壓降，使管子能承受很高的反向工作電壓?？旎謴?fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)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(dá)幾百到幾千伏。超快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)電荷進(jìn)一步減小，使其t_rr可低至幾十納秒。
20A 以下的快恢復(fù)及超快恢復(fù)二極管大多采用TO-220封裝形式。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，可分成單管、對(duì)管（亦稱(chēng)雙管）兩種。對(duì)管內(nèi)部包含兩只快恢復(fù)二極管，根據(jù)兩只二極管接法的不同，又有共陰對(duì)管、共陽(yáng)對(duì)管之分。圖2(a)是C 20-04型快恢復(fù)二極管（單管）的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(b)圖和(c)圖分別是C92-02型（共陰對(duì)管）、MUR1680A型（共陽(yáng)對(duì)管）超快恢復(fù)二極管的外形與構(gòu)造。它們均采用TO-220塑料封裝，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

幾十安的快恢復(fù)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。
2．檢測(cè)方法
（1）測(cè)量反向恢復(fù)時(shí)間
測(cè)量電路如圖3。由直流電流源供規(guī)定的IF，脈沖發(fā)生器經(jīng)過(guò)隔直電容器C加脈沖信號(hào)，利用電子示波器觀察到的t_rr值，即是從I=0的時(shí)刻到I_R=I_rr時(shí)刻所經(jīng)歷的時(shí)間。
設(shè)器件內(nèi)部的反向恢電荷為Q_rr，有關(guān)系式
t_rr≈2Q_rr/I_RM (5.3.1)
由式(5.3.1)可知，當(dāng)_IRM 為一定時(shí)，反向恢復(fù)電荷愈小，反向恢復(fù)時(shí)間就愈短。

（2）常規(guī)檢測(cè)方法
在業(yè)余條件下，利用萬(wàn)用表能檢測(cè)快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的單向?qū)щ娦?，以及?nèi)部有無(wú)開(kāi)路、短路故障，并能測(cè)出正向?qū)▔航怠Ｈ襞湟哉讱W表，還能測(cè)量反向擊穿電壓。
實(shí)例：測(cè)量一只C90-02超快恢復(fù)二極管，其主要參數(shù)為：t_rr=35ns，I_d=5A，I_FSM=50A，V_RM=700V。外型同圖(a)。將500型萬(wàn)用表?yè)苤罵×1檔，讀出正向電阻為6.4Ω，n′=19.5格；反向電阻則為無(wú)窮大。進(jìn)一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。證明管子是好的。

注意事項(xiàng)：
（1）有些單管，共三個(gè)引腳，中間的為空腳，一般在出廠時(shí)剪掉，但也有不剪的。
（2）若對(duì)管中有一只管子損壞，則可作為單管使用。
（3）測(cè)正向?qū)▔航禃r(shí)，必須使用R×1檔。若用R×1k檔，因測(cè)試電流太小，遠(yuǎn)低于管子的正常工作電流，故測(cè)出的VF值將明顯偏低。在上面例子中，如果選擇R×1k檔測(cè)量，正向電阻就等于2.2kΩ，此時(shí)n′=9格。由此計(jì)算出的VF值僅0.27V，遠(yuǎn)低于正常值(0.6V)。