快恢復二極管概述

快恢復二極管（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管，主要應用于開關電源、PWM脈寬調制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續流二極管或阻尼二極管使用。

快恢復二極管在制造工藝上采用摻金，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。目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中做整流元件。

快恢復二極管結構

快恢復二極管的內部結構與普通PN結二極管不同，它屬于PIN結型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區I，構成PIN硅片。

因為PD的主要有源區是勢壘區，所以展寬勢壘區即可提高靈敏度。p-i-n結快恢復二極管實際上也就是人為地把p-n結的勢壘區寬度加以擴展，即采用較寬的本征半導體（i）層來取代勢壘區，而成為了p-i-n結。

p-i-n結快恢復二極管的有效作用區主要就是存在有電場的i型層（勢壘區），則產生光生載流子的有效區域增大了，擴散的影響減弱了，并且結電容也大大減小了，所以其光檢測的靈敏度和響應速度都得到了很大的提高。

快恢復二極管工作原理

快恢復二極管的內部結構是在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區I，構成PIN硅片。因基區很薄，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。

快恢復二極管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。超快恢復二極管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管大多采用TO-220封裝形式。

加負電壓（或零偏壓）時，快恢復二極管等效為電容+電阻；加正電壓時，快恢復二極管等效為小電阻。用改變結構尺寸及選擇快恢復二極管參數的方法，使短路的階梯脊波導的反射相位（基準相位）與加正電壓的PIN管控制的短路波導的反射相位相同。還要求加負電壓（或0偏置）的快恢復二極管控制的短路波導的反射相位與標準相位相反（-164°～+164°之間即可）。

快恢復二極管主要特點

快恢復二極管的最主要特點是它的反向恢復時間（trr）在幾百納秒（ns）以下，超快恢復二極管甚至能達到幾十納秒。

圖是反向恢復電流的波形圖。圖中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，由于整流管上的正向電壓突然變成反向電壓，因此，正向電流迅速減小，在t=t1時刻，I=0。然后整流管上的反向電流IR逐漸增大；在t=t2時刻達到最大反向恢復電流IRM值。此后受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小，并且在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。由t1到t3的時間間隔即為反向恢復時間trr。

快恢復二極管在直流電路中作用

快恢復二極管，具有反向阻斷時高耐壓低漏電流，正向低通態電阻大電流的特點。由于作為開關使用，因此一般需要其開關速度較快。另外，適當選擇續流二極管的特性，尤其是反向恢復特性，如反向恢復時間和反向恢復軟度，能夠顯著減少開關器件、二極管和其他電路元件的功耗，并減小由續流二極管引起的電壓尖峰、電磁干擾，從而盡量減少甚至去掉吸收電路。

一般來說，快恢復二極管的正向壓降小，0.4V左右，而普通的硅管在0.6V左右，為了降低損耗才用快恢復二極管。

如果快恢復二極管反向擊穿電壓是40V，反向擊穿之后能夠快速恢復；如果快恢復二極管反向擊穿電壓1000V，則不存在反向擊穿的問題，所以這點在直流電路中是可以不用考慮。