PiN 結構制成的快恢復整流貼片二極管實現高頻整流,功率二極管的正向恢復時間理解為:一個尚未導通的功率二極管在正向電流突然強行經過它時(叫做強制開通),改變到開通狀態時所需的時間。在功率二極管恢復到開通狀態前,正向恢復期間的正向壓降要比開通狀態時的壓降高得多,這可能會產生電路電壓。
功率二極管的反向恢復時間理解為:一個正向導通的功率二極管在通過它的電壓突然反向時(叫做強迫關斷),恢復到阻斷狀態時所需的時間。
功率二極管在反向恢復期間將產生大的反向電流和大的功率損耗,這是研制與應用功率二極管所不希望有的。
具有長反向恢復時間的功率二極管類似于具有大寄生電容的功率二極管,具有長正向恢復時間的功率貼片二極管類似于具有大寄生電感的功率二極管。
本課題采用通常的PiN 結構制成的快恢復整流二極管實現高頻整流及電鍍應用。在正向、反向恢復時間都達到基本要求的前提下,使快恢復整流二極管既在反向恢復時間內不產生大的反向電流和大的功率損耗,又在正向恢復時間內不產生過大的電路電壓(換言之,就是將寄生電容、電感做到小)。進而發揮大電流特性,浪涌電流高,實現強電流高頻整流及應用。
4.1 縮短正向恢復時間t(fr 改進開通特性)
正向恢復時間tfr 規定為:在緊接零電壓或其他規定的反向電壓條件施加規定的階躍正向電流時,正向電壓上升到一個規定值瞬間和從其峰值VFRM 下降到接近正向電壓終穩定值的二個規定值瞬間的時間間隔。如圖2 所示。
2)開通時的高峰值電壓主要由器件雜散(也稱寄生)電感在電流上升率發生時的附加電壓L·di/dt以及結電壓(包括高低結的電壓)構成。顯然控制過大的雜散電感的產生是關鍵。這里采用有考究的平板式結構,管殼設計為無傘(傘也叫裙邊)薄殼,這都是降低裝配雜散電感,VFRM 值不高的要措施。
一般來講,開通對高頻應用的影響遠不如關斷時反向恢復時間以及反向恢復電荷的影響大。
為此,提高整流貼片二極管的高頻應用能力,要將重點放在對關斷特性的改進中。
4.2 降低反向恢復時間t(rr 改進關斷特性)
反向恢復時間trr規定為:當從正向到反向轉換時,從電流過零瞬間起,至反向電流由峰值IFM減少到規定低值瞬間(如圖3 所示)的時間間隔。
.1 肖特基二極管的優點
1)反向恢復時間和正向恢復時間都短;
2)在低電流密度(JF<10 A/cm2)下,有比P+ -n-N+結構的整流二極管低的通態電壓。
2.2 肖特基二極管的缺點
1)在有限面積的接觸處,擊穿電壓通常會小于100 V;
大電流密度下的P+-i-N+功率二極管的通態特性大大優于肖特基貼片二極管是不言而喻的。問題是如何提高其頻率特性,使其接近肖特基二極管的水平。提高開通和關斷過程的速度,也就是千方百計縮短由斷到開,由開到關的時間,即縮短正向恢復時間tfr和反向恢復時間trr。
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