快恢復二極體

快恢復二極體

快恢復二極體(簡稱FRD)是一種具有開關特性好、反向恢復時間短特點的半導體二極體,主要套用於開關電源、PWM脈寬調製器、變頻器等電子電路中,作為高頻整流二極體、續流二極體或阻尼二極體使用。 快恢復二極體的內部結構與普通PN結二極體不同,它屬於PIN結型二極體,即在P型矽材料與N型矽材料中間增加了基區I,構成PIN矽片。因基區很薄,反向恢復電荷很小,所以快恢復二極體的反向恢復時間較短,正向壓降較低,反向擊穿電壓(耐壓值)較高。

基本信息

分類

採用TO–220或TO–3P封裝的大功率快恢復二極體,有單管和雙管之分。雙管的管腳引出方式又分為共陽和共陰。

套用拓撲結構:

FRD 套用拓撲FRD 套用拓撲

性能特點

反向恢復時間

快恢復二極體快恢復二極體

反向恢復時間(tr)的定義:電流通過零點由正向轉換到規定低值的時間間隔。它是衡量高頻續流及整流器件性能的重要技術指標。反向恢復電流的波形如圖1所示。IF為正向電流,IRM為最大反向恢復電流。Irr為反向恢復電流,通常規定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復電流IRM值。此後受正向電壓的作用,反向電流逐漸減小,並在t=t3時刻達到規定值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。

結構特點

快恢復二極體快恢復二極體

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型矽材料中間增加了基區I,構成P-I-N矽片。由於基區很薄,反向恢復電荷很小,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復電荷進一步減小,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C20-04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塑膠封裝,

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。

反向恢復時間

測量電路如圖3。由直流電流源供規定的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,反向恢復電荷愈小,反向恢復時間就愈短。

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)。

區別

快恢復二極體是指反向恢復時間很短的二極體(5us以下),工藝上多採用摻金措施,結構上有採用PN結型結構,有的採用改進的PIN結構。其正向壓降高於普通二極體(1-2V),反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數百納秒或更長,後者則在100納秒以下。

肖特基二極體是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極體,簡稱肖特基二極體(Schottky Barrier Diode),具有正向壓降低(0.4--0.5V)、反向恢復時間很短(10-40納秒),而且反向漏電流較大,耐壓低,一般低於150V,多用於低電壓場合。

這兩種管子通常用於開關電源。

肖特基二極體和快恢復二極體區別:前者的恢復時間比後者小一百倍左右,前者的反向恢復時間大約為幾納秒~!

前者的優點還有低功耗,大電流,超高速~!電氣特性當然都是二極體阿~!

快恢復二極體在製造工藝上採用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極體主要套用在逆變電源中做整流元件.

肖特基二極體:反向耐壓值較低40V-50V,通態壓降0.3-0.6V,小於10nS的反向恢復時間。它是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極體。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外,還可以採用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料採用矽或砷化鎵,多為N型半導體。這種器件是由多數載流子導電的,所以,其 反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由於肖特基二極體中少數載流子的存貯效應甚微,所以其頻率響僅為RC時間常數限制,因而,它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。並且,MIS(金屬-絕緣體-半導體)肖特基二極體可以用來製作太陽能電池或發光二極體。

快恢復二極體:有0.8-1.1V的正嚮導通壓降,35-85nS的反向恢復時間,在導通和截止之間迅速轉換,提高了器件的使用頻率並改善了波形。快恢復二極體在製造工藝上採用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極體主要套用在逆變電源中做整流元件.

通常,5~20A的快恢復二極體採用TO-220FP塑膠封裝,20A以上的大功率快恢復二極體採用頂部帶金屬散熱片的TO-3P塑膠封裝,5A一下的快恢復二極體則採用DO-41,DO-15,或D0-27等規格塑膠封裝。

常見快恢復二極體參數表

型號 品牌 額定電流 額定電壓 反向恢復時間 封裝極性
IN5817 GJ 1A 20V 10ns
IN5819 GJ 1A 40V 10ns
IN5819 MOT 1A 40V 10ns
IN5822 MOT 3A 40V 10ns
21D-06 FUI 3A 60V 10ns
SBR360 GI 3A 60V 10ns
C81-004 FUI 3A 40V 10ns
8TQ080 IR 8A 80V 10ns 單管
MBR1045 MOT 10A 45V 10ns 單管
MBR1545CT MOT 15A 45V 10ns 雙管
MBR1654 MOT 16A 45V 10ns 雙管
16CTQ100 IR 16A 100V 10ns 雙管
MBR2035CT MOT 20A 35V 10ns 雙管
MBR2045CT MOT 20A 45V 10ns 雙管
MBR2060CT MOT 20A 60V 10ns 雙管
MBR20100CT IR 20A 100V 10ns 雙管
025CTQ045 IR 25A 45V 10ns 雙管
30CTQ045 IR 30A 45V 10ns 雙管
C85-009* FUI 20A 90V 10ns 雙管
D83-004* FUI 30A 40V 10ns 雙管
D83-009* FUI 30A 90V 10ns 雙管
MBR4060* IR 40A 60V 10ns 雙管
MBR30045 MOT 300A 45V 10ns
MUR120 MOT 1A 200V 35ns
MUR160 MOT 1A 600V 35ns
MUR180 MOT 1A 800V 35ns
MUR460 MOT 4A 600V 35ns
BYV95 PHI 1.5A 1000V 250ns
BYV27-50 PHI 2A 55V 25ns
BYV927-100 PHI 2A 100V 25ns
BYV927-300 PHI 2A 300V 25ns
BYW76 PHI 3A 1000V 200ns
BYT56G PHI 3A 600V 100ns
BYT56M PHI 3A 1000V 100ns
BYV26C PHI 1A 600V 30ns
BYV26E PHI 1A 1000V 30ns
FR607 GI 6A 1000V 200ns
MUR8100 MOT 8A 1000V 35ns 單管
HFA15TB60 IR 15A 600V 35ns 單管
HFA25TB60 IR 25A 600V 35ns 單管
MUR30100 HAR 30A 1000V 35ns 單管
MUR30120 HAR 30A 1200V 35ns 單管
MUR1620 PHI 16A 200V 35ns 雙管
MUR1620CT MOT 16A 200V 35ns 雙管
MUR1620P MOT 16A 200V 35ns 雙管
MUR1660CT MOT 16A 600V 35ns 雙管
HFA16TA600 IR 16A 600V 35ns 雙管
MUR3030 GI 30A 300V 35ns 雙管
MUR3040 MOT 30A 400V 35ns 雙管
MUR3060 MOT 30A 600V 35ns 雙管
HFA30TA600 IR 30A 600V 35ns 雙管
MUR20040 MOT 200A 400V 35ns 雙管
B92M-02 FUI 20A 200V 35ns 單管
C92-02 FUI 20A 200V 35ns 雙管
D92M-02 FUI 30A 200V 35ns 雙管
D92M-03 FUI 30A 300V 35ns 雙管
DSE130-06 DSET 30A 600V 35ns 雙管
DSE160-06 DSET 60A 600V 35ns 雙管

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們