什么是快恢复二极管（FRD）

什么是快恢复二极管（FRD）

是对pn结二极管采取缩短反向恢复时间（trr）对策的二极管，也叫高速二极管。
为了对开关电源等用途的几十kHz至几百kHz等高频进行整流而制造，与普通整流二极管相比，trr要小2～3个数量级。

典型特性

耐压（VRM） 600V,800V,1000V等高耐压
正向电压（VF）

1.3V～3.6V左右
反向电流（IR）

几μA～几十μA，非常小
反向恢复时间（trr）

几十nS～100nS左右
用途

高压开关回路（PFC等）的整流等

反向恢复时间越小，VF就越大，因此需要根据用途，选用最适合的类型。

二极管的恢复特性

与电子相比，空穴的移动需要时间，因此也可将trr视为“空穴返回的时间”。

正向电流（IF）与反向恢复时间（trr）的关系

正向电流小时

  • 正向电流小时

正向电流大时

  • 正向电流大时

如何改善trr

通过对pn结二极管施加重金属扩散和电子线照射来制造载流子陷阱，捕获返回途中的空穴。trr可改善2到3个数量级，但代价是VF会变大。

采取这种对策的二极管叫做高速二极管，一般叫做FRD（Fast Recovery Diode）。

快恢复二极管的使用区分

  • 600V耐压二极管的VF-trr权衡

普通整流二极管

是指未经过高速化的pn二极管。trr大，但VF只有1V左右（以600V品为例）。为50/60Hz等工频用途而制造，开关回路中不使用。

FRD

是指快恢复二极管。经过高速化，trr通常在50～100ns左右。VF在1.5V左右，比普通整流二极管稍大。
一般说起“高速二极管”，就是这种类型。

FRD（超高速型）

在快恢复二极管中特别重视高速性的产品。trr非常小，只有25ns左右，但VF非常大，有3～3.6V。用于对高速性有特别需要的用途。即使继续加大VF，trr的改善效果也不大。
这种类型除了高速性之外，软恢复特性也很重要。

电流临界型有源滤波器的电流波形

如图所示，二极管的电流缓缓OFF，同时恢复电流因为受到电感器的限制而不会变得很大。
在此类用途中，不需要极其高速的二极管，使用普通的FRD且VF不太大的产品即可提高效率。

600V级高速二极管的trr

  • 超高速型的示例
    trr = 25 nsec (max), VF = 3.6 V (max)
  • 高速型的示例
    trr = 100 nsec (max), VF = 1.5 V (max)

下层的高速型适合该用途。

电流连续型有源滤波器的电流波形

如图所示，在二极管通过电流的状态下突然外加反向电压切断电流的用途中，在trr期间会有非常大的恢复电流通过，因此造成损失。

在此类回路中使用时，即使牺牲VF，也必须尽量使用trr小的二极管。

600V级高速二极管的trr

  • 超高速型的示例
    trr = 25 nsec (max), VF = 3.6 V (max)
  • 高速型的示例
    trr = 100 nsec (max), VF = 1.5 V (max)

上层的超高速型适合该用途。

软恢复和硬恢复

恢复电流的急剧收敛会成为干扰发生源，因此不仅trr要小，而且还要软收敛。
以下①和③可能从产品目录上看trr都一样，但其实损失和干扰都有很大不同。另外，②从产品目录上看表现极佳，但其实有很大干扰。

  • 功率损失和干扰都小
  • 功率损失小，但干扰大
  • 功率损失和干扰都大

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