快恢復二極體(FRD)、超快恢復二極體

快恢復二極體FRD（Fast Recovery Diode）是近年來問世的新型半導體器件，具有開關特性好，反向恢復時間短、正向電流大、體積小、安裝簡便等優點。超快恢復二極體SRD （Superfast Recovery Diode），則是在快恢復二極體基礎上發展而成的，其反向恢復時間trr值已接近於肖特基二極體的指標。它們可廣泛用於開關電源、脈寬調製器（PWM）、不間斷電源（UPS）、交流電動機變頻調速（VVVF）、高頻加熱等裝置中，作高頻、大電流的續流二極體或整流管，是極有發展前途的電力、電子半導體器件。
1．性能特點
（1）反向恢復時間
反向恢復時間tr的定義是：電流通過零點由正向轉換到規疾低值的時間間隔。它是衡量高頻續流及整流器件性能的重要技術指標。反向恢複電流的波形如圖1所示。IF為正向電流，IRM為最大反向恢複電流。Irr為反向恢複電流，通常規疾Irr=0.1IRM。當t≤t0時，正向電流I=IF。當t＞t0時，由於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時刻，I=0。然後整流器件上流過反向電流IR，並且IR逐漸增大；在t=t2時刻達到最大反向恢複電流IRM值。此後受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小，並在t=t3時刻達到規疾值Irr。從t2到t3的反向恢復過程與電容器放電過程有相似之處。
（2）快恢復、超快恢復二極體的結構特點
快恢復二極體的內部結構與普通二極體不同，它是在P型、N型硅材料中間增加了基區I，構成P-I-N矽片。由於基區很薄，反向恢複電荷很小，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。快恢復二極體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。超快恢復二極體的反向恢複電荷進一步減小，使其trr可低至幾十納秒。
20A 以下的快恢復及超快恢復二極體大多採用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。對管內部包含兩隻快恢復二極體，根據兩隻二極體接法的不同，又有共陰對管、共陽對管之分。圖2(a)是C 20-04型快恢復二極體（單管）的外形及內部結構。(b)圖和(c)圖分別是C92-02型（共陰對管）、MUR1680A型（共陽對管）超快恢復二極體的外形與構造。它們均採用TO-220塑料封裝，主要技術指標見表1。

幾十安的快恢復二極體一般採用TO-3P金屬殼封裝。更大容量（幾百安～幾千安）的管子則採用螺栓型或平板型封裝形式。
2．檢測方法
（1）測量反向恢復時間
測量電路如圖3。由直流電流源供規疾的IF，脈衝發生器經過隔直電容器C加脈衝信號，利用電子示波器觀察到的trr值，即是從I=0的時刻到IR=Irr時刻所經歷的時間。
設器件內部的反向恢電荷為Qrr，有關係式
trr≈2Qrr/IRM (5.3.1)
由式(5.3.1)可知，當IRM 為一定時，反向恢複電荷愈小，反向恢復時間就愈短。

（2）常規檢測方法
在業餘條件下，利用萬用表能檢測快恢復、超快恢復二極體的單嚮導電性，以及內部有無開路、短路故障，並能測出正嚮導通壓降。若配以兆歐表，還能測量反向擊穿電壓。
實例：測量一隻C90-02超快恢復二極體，其主要參數為：trr=35ns，Id=5A，IFSM=50A，VRM=700V。外型同圖(a)。將500型萬用表撥至R×1檔，讀出正向電阻為6.4Ω，n′=19.5格；反向電阻則為無窮大。進一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。證明管子是好的。
注意事項：
（1）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。
（2）若對管中有一隻管子損壞，則可作為單管使用。
（3）測正嚮導通壓降時，必須使用R×1檔。若用R×1k檔，因測試電流太小，遠低於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，正向電阻就等於2.2kΩ，此時n′=9格。由此計算出的VF值僅0.27V，遠低於正常值(0.6V)。