《電子技術(shù)應(yīng)用》
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快恢復(fù)二極管與超快恢復(fù)二極管特點(diǎn)及檢測
摘要: 快恢復(fù)二極管FRD(Fast Recovery Diode)是近年來問世的新型半導(dǎo)體器件,,具有開關(guān)特性好,,反向恢復(fù)時間短,、正向電流大,、體積小,、安裝簡便等優(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),。它們可廣泛用于開關(guān)電源,、脈寬調(diào)制器(PWM)、不間斷電源(UPS),、交流電動機(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,。
Abstract:
Key words :

恢復(fù)二極管FRD(Fast Recovery Diode)是近年來問世的新型半導(dǎo)體器件,,具有開關(guān)特性好,反向恢復(fù)時間短,、正向電流大,、體積小、安裝簡便等優(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),。它們可廣泛用于開關(guān)電源,、脈寬調(diào)制器(PWM),、不間斷電源(UPS)、交流電動機(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)時間
  反向恢復(fù)時間tr的定義是:電流通過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時間間隔,。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。IF為正向電流,,IRM為最大反向恢復(fù)電流,。Irr為反向恢復(fù)電流,通常規(guī)定Irr=0.1IRM,。當(dāng)t≤t0時,,正向電流I=IF。當(dāng)t>t0時,,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時刻,,I=0,。然后整流器件上流過反向電流IR,并且IR逐漸增大,;在t=t2時刻達(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時刻達(dá)到規(guī)定值Irr,。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。
(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trr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trr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,、對管(亦稱雙管)兩種,。對管內(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,,又有共陰對管、共陽對管之分,。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(共陰對管)、MUR1680A型(共陽對管)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.檢測方法
   (1)測量反向恢復(fù)時間
測量電路如圖3。由直流電流源供規(guī)定的IF,,脈沖發(fā)生器經(jīng)過隔直電容器C加脈沖信號,,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(jīng)歷的時間,。
設(shè)器件內(nèi)部的反向恢電荷為Qrr,,有關(guān)系式
           trr≈2Qrr/IRM                          (5.3.1)
由式(5.3.1)可知,當(dāng)IRM 為一定時,,反向恢復(fù)電荷愈小,,反向恢復(fù)時間就愈短。
測量電路圖  www.elecfans.com

(2)常規(guī)檢測方法
在業(yè)余條件下,,利用萬用表能檢測快恢復(fù),、超快恢復(fù)二極管的單向?qū)щ娦裕约皟?nèi)部有無開路,、短路故障,,并能測出正向導(dǎo)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C90-02超快恢復(fù)二極管,,其主要參數(shù)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(jìn)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)若對管中有一只管子損壞,,則可作為單管使用,。
(3)測正向?qū)▔航禃r,必須使用R×1檔,。若用R×1k檔,,因測試電流太小,遠(yuǎn)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2.2kΩ,,此時n′=9格。由此計算出的VF值僅0.27V,,遠(yuǎn)低于正常值(0.6V),。

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