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什么是快速軟恢復二極管?

發布時間:2017-11-24 點擊次數:1900

       快速軟恢復二極管是一種具有快速開通和高速關斷能力,即具有短的反向恢復時間trr,較小的反向恢復電流IRRM和軟恢復特性的二極管,常用在開關電源中的整流輸出以及IGBT反并聯續流、變頻電路、斬波電路等領域。

       電力電子電路中的主回路不論是采用換流關斷的晶閘管,還是采用有自關斷能力的新型電力電子器件,如GTO,MCT,IGBT等,都需要一個與之并聯的快速二極管,以通過負載中的無功電流,減小電容的充電時間,同時抑制因負載電流瞬時反向而感應的高電壓。由于這些電力電子器件的頻率和性能不斷提高,為了與其關斷過程相匹配,該二極管必須具有快速開通和高速關斷能力,即具有短的反向恢復時間trr,較小的反向恢復電流IRRM和軟恢復特性。

      快速軟恢復二極管多采用PIN結構,在高壓、大電流的電路中,傳統的PIN二極管具有較好的反向耐壓性能,且正向時它可以在很低的電壓下就會導通較大的電流,呈現低阻狀態。然而,正向大注入的少數載流子的存在使得少子壽命較長,二極管的開關速度相應較低,為提高其開關速度,可采用摻雜重金屬雜質和通過電子輻照的辦法減小少子壽命,但這又會不同程度的造成二極管的硬恢復特性,在電路中引起較高的感應電壓,對整個電路的正常工作產生重要影響。  由軟度因子定義可知,它其實就是反映二極管在反向恢復的tb過程中基區少子因復合而消失的時間長短。所以,軟度因子與少子壽命控制方法、基區寬度和擴散濃度分布、元件結構及結構參數等有密切的關系。在空間電荷區擴展后的剩余基區內駐留更多的殘存電荷,并駐留更長的時間將提高軟度因子。

      目前,國內快速二極管一般采用電子輻照控制少子壽命,其軟度因子在0.35左右,特性很硬。國際上快速二級管的水平已達到2500A/3000V,300ns,軟度因子較小。采用外延工藝制作的快恢復二極管的軟度因子較大(0.7),但它必須采用小方片串并聯的方式使用,以達到大電流、高電壓的目的。這樣做不僅增加了工藝的復雜性,而且使產品的可靠性變差。我國的外延工藝水平較低,尚停留在研究階段,成品率較低,相對成本較高;而采用電力半導體常規工藝制作的快恢復二極管的軟度因子較小。


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