測試二極管的反向恢復特性一般都需要復雜的測試設備。必須能夠建立正向導通條件、正向閉鎖狀態、及兩者間的過渡。還需要有一種從所得到的波形中提取特征的手段。總而言之,這并不是一項很簡單的例行操,作應由專業人員來完成這項復雜的工作。這個事實說明了工程師們為什么通常都會依賴于公布的數據。
但如果測試比較簡單,親自動手來檢查反向恢復時間是有好處的。這種設置可以讓你在相同的條件和沒有這種規范的測試設備下比較不同廠商的設備,如驅動集成電路的襯底二極管,齊納二極管及標準整流器等。(由于測試參數有很多組合,直接比較數據不太現實。)切記,反向恢復時間不一定越短越好。速度較慢的二極管也很有用。速度較慢的二極管可以生成較短的停滯時間,提高轉換器的效率,并提供其它一些優勢(參考1)。
根據本設計實例我們研究了一種測試儀,它只用一些廉價的標準元件,可以檢測反向恢復時間。為了簡化測試,測試條件是固定的,可以將測試標準化,并提供了一個供比較的共同標準。這些條件能99%地適合將要測試的設備。測試的正向電流低到足以保證小開關二極管的安全工作,高到足以克服較大設備中的電容性影響。
電路的核心有一個二極管與 電阻器組成的邏輯與(AND)門,與門的二極管為DUT(被測設備,圖1)。IC1緩沖觸發器IC2A,后者可產生驅動與門的反相方波。R35將DUT的正向電流設為75mA左右。有了合適的二極管,與門的輸出總保持較低,因為其輸出之一總是較小。但真正的二極管在躍遷后保持導通,在R35兩端生成一個正向脈沖。電路并未采用直接測試這脈沖寬度的強制方法,而是使用一個精巧的方案。R19/C15網絡對脈沖求出平均值,并將得出的電壓放大、顯示出來。因為測量頻率固定在50kHz,所以必須有一個正確的比例因子。
真正的二極管還有一個正向電壓,用來對結果求平均值。Q3可解決此問題:對通過IC4A的正向電壓進行采樣,并從通過R32的輸出電壓中減去該值。改變放大器IC4C的增益可設定不同的范圍。在這種情況下,范圍是1、2、5、5的順序,這很適合電路用作指示設備的電流計。可以改變R8到R22值輕松地來創建其它范圍。這種測量方式的最大優勢是它只處理直流或低頻信號,無需快速的比較器或取樣器,但仍可解析到數百微微秒的精度。
內置的IC3振蕩器可生成時鐘信號。其時鐘頻率為800kHz,并可分解到更低的值而在Q3上產生50-kHz的參考信號。另一可選的緩慢模式可用于那些需要慢于5?s的測試設備。插入L1線圈會將時鐘頻率降低到80kHz,使你可測量快達50?s的反向恢復時間。IC2可生成測試波形,并以50-kHz的時鐘速率偏移信號。前導階段與后續階段退出D5/R6與門,產生一個位于導通周期中心的采樣脈沖。因為采樣與躍遷無關,不需要特別快或非常精確。C1轉移采樣脈沖并提供一個方便的預觸發信號,后者由Q1進行緩沖。這種選擇可在將示波器連接到DUT的陽極時,方便用戶觀察波形。
IC2B的針腳8是未使用的輸出端,饋入一個負電壓發生器,作為輸出IC4的偏置源,使其達到真實零點。測量電路通過一個采用IC4D的電源接受9V電池的功率。LED作為針對5.5V的基準并提供某些溫度補償,因為反向恢復時間受環境溫度影響非常大。
也可以對電路進行某些調整。例如,不插入二極管,而將調節測試點1至4短路。在10ns或25-ns內,RV2(在此范圍內為0ns)可達到中等大小的讀數。將短路移到調節測試點3、R1和RV1,從而提供VF抵消來讀取相同的值。重復此過程,直到讀數與短路的位置無關為止。由于放大器的偏移這種調節與零值實現了交互。
現在,可以消除VF的影響了。可以通過短接調節測試點1和4調節0ns,及調節RV2來讀取在10-ns范圍內的零值。這種調節會產生0ns,且正方向上的典型偏移為1到2ns。時序的剩余時滯及電荷注入影響造成了偏移。通常,這種偏移比較小、穩定且恒定,并不會造成什么問題。如果需要微微秒級別的絕對準確,就應該測試已知的非常快的二極管,如FD700或BAY82,并調節0ns來讀取其實際的值。如果找不到這種二極管,可以隨意地將該值偏移1.5ns。這種調節通常足可達到±500-ps的準確率。肖特基二極管不適合這種調節。盡管其恢復時間較短,但它們有較高的電容及不可忽視的漏電流,也會生成非零值的讀數。電容較小的混合型二極管過于脆弱,也不適合這種測試儀。
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