快恢复二极管与超快恢复二极管特点及检测

快恢复二极管FRD（Fast Recovery Diode）是近年来问世的新型半导体器件，具有开关特性好，反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。超快恢复二极管SRD （Superfast Recovery Diode），则是在快恢复二极管基础上发展而成的，其反向恢复时间trr值已接近于肖特基二极管的指标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器（PWM）、不间断电源（UPS）、交流电动机变频调速（VVVF）、高频加热等装置中，作高频、大电流的续流二极管或整流管，是极有发展前途的电力、电子半导体器件。

1．性能特点
（1）反向恢复时间
反向恢复时间tr的定义是：电流通过零点由正向转换到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。反向恢复电流的波形如图1所示。I_F为正向电流，I_RM为最大反向恢复电流。I_rr为反向恢复电流，通常规定I_rr=0.1I_RM。当t≤t₀时，正向电流I=I_F。当t＞t₀时，由于整流器件上的正向电压突然变成反向电压，因此正向电流迅速降低，在t=t1时刻，I=0。然后整流器件上流过反向电流I_R，并且IR逐渐增大；在t=t2时刻达到最大反向恢复电流IRM值。此后受正向电压的作用，反向电流逐渐减小，并在t=t3时刻达到规定值Irr。从t₂到t₃的反向恢复过程与电容器放电过程有相似之处。
（2）快恢复、超快恢复二极管的结构特点
快恢复二极管的内部结构与普通二极管不同，它是在P型、N型硅材料中间增加了基区I，构成P-I-N硅片。由于基区很薄，反向恢复电荷很小，不仅大大减小了t_rr值，还降低了瞬态正向压降，使管子能承受很高的反向工作电压。快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向压降约为0.6V，正向电流是几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复二极管的反向恢复电荷进一步减小，使其t_rr可低至几十纳秒。
20A 以下的快恢复及超快恢复二极管大多采用TO-220封装形式。从内部结构看，可分成单管、对管（亦称双管）两种。对管内部包含两只快恢复二极管，根据两只二极管接法的不同，又有共阴对管、共阳对管之分。图2(a)是C 20-04型快恢复二极管（单管）的外形及内部结构。(b)图和(c)图分别是C92-02型（共阴对管）、MUR1680A型（共阳对管）超快恢复二极管的外形与构造。它们均采用TO-220塑料封装，主要技术指标见表1。

几十安的快恢复二极管一般采用TO-3P金属壳封装。更大容量（几百安～几千安）的管子则采用螺栓型或平板型封装形式。
2．检测方法
（1）测量反向恢复时间
测量电路如图3。由直流电流源供规定的IF，脉冲发生器经过隔直电容器C加脉冲信号，利用电子示波器观察到的t_rr值，即是从I=0的时刻到I_R=I_rr时刻所经历的时间。
设器件内部的反向恢电荷为Q_rr，有关系式
t_rr≈2Q_rr/I_RM (5.3.1)
由式(5.3.1)可知，当_IRM 为一定时，反向恢复电荷愈小，反向恢复时间就愈短。

（2）常规检测方法
在业余条件下，利用万用表能检测快恢复、超快恢复二极管的单向导电性，以及内部有无开路、短路故障，并能测出正向导通压降。若配以兆欧表，还能测量反向击穿电压。
实例：测量一只C90-02超快恢复二极管，其主要参数为：t_rr=35ns，I_d=5A，I_FSM=50A，V_RM=700V。外型同图(a)。将500型万用表拨至R×1档，读出正向电阻为6.4Ω，n′=19.5格；反向电阻则为无穷大。进一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。证明管子是好的。

注意事项：
（1）有些单管，共三个引脚，中间的为空脚，一般在出厂时剪掉，但也有不剪的。
（2）若对管中有一只管子损坏，则可作为单管使用。
（3）测正向导通压降时，必须使用R×1档。若用R×1k档，因测试电流太小，远低于管子的正常工作电流，故测出的VF值将明显偏低。在上面例子中，如果选择R×1k档测量，正向电阻就等于2.2kΩ，此时n′=9格。由此计算出的VF值仅0.27V，远低于正常值(0.6V)。