隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種變頻電路、斬波電路的應(yīng)用不斷擴大，這些電力電子電路中的主回路不論是采用換流關(guān)斷的晶閘管，還是采用有自關(guān)斷能力的新型電力電子器件，如GTO，MCT，IGBT等，都需要一個與之并聯(lián)的快速二極管，以通過負載中的無功電流，減小電容的充電時間，同時抑制因負載電流瞬時反向而感應(yīng)的高電壓。由于這些電力電子器件的頻率和性能不斷提高，為了與其關(guān)斷過程相匹配，該二極管必須具有快速開通和高速關(guān)斷能力，即具有短的反向恢復(fù)時間trr，較小的反向恢復(fù)電流IRRM和軟恢復(fù)特性。

半導(dǎo)體器件中眾所周知的PN結(jié)就是一個二極管。其中導(dǎo)電的基本單元稱作為“載流子”，即電子和空穴。簡單說來二極管的單向?qū)щ娦阅芫褪菓?yīng)用了“載流子”的產(chǎn)生和消失的物理原理。正向?qū)щ姇r(P區(qū)接正、N區(qū)接負)PN結(jié)兩邊產(chǎn)生并充滿了大量“載流子”，可以在很低的電壓下導(dǎo)通較大的電流，呈現(xiàn)低阻狀態(tài)。反向阻斷時(N區(qū)接正、P區(qū)接負)，PN結(jié)兩邊的載流子很快就變?yōu)榱?有極少量遺留形成了漏電流)，呈高阻狀態(tài)。載流子的產(chǎn)生、消失過程需要時間，于是有“開通時間”和“關(guān)斷時間”之稱。載流子存在時間稱為“壽命”。“壽命的長短會影響到“開通時間”和“關(guān)斷時間”。載流子壽命較長，二極管的開關(guān)速度相應(yīng)較低。為提高其開關(guān)速度，可采用摻雜重金屬雜質(zhì)和通過電子輻照的辦法減小載流子壽命，但這又會不同程度的造成不希望出現(xiàn)的二極管的“硬恢復(fù)特性”，它會在電路中引起較高的感應(yīng)電壓，對整個電路的正常工作產(chǎn)生不小的影響。

目前，國內(nèi)快速二極管一般采用電子輻照控制載流子少子壽命,其軟度因子在0.35左右，特性很硬。國際上快速二級管的水平已達到2500A/3000V，300ns，軟度因子較小。

恢復(fù)過程很短的二極管，特別是反向恢復(fù)過程很短的二極管稱為快速恢復(fù)二極管(Fast Recovery Diode)。高頻化的電力電子電路不僅要求快速恢復(fù)二極管的正向恢復(fù)特性較好，即正向瞬態(tài)壓降小，恢復(fù)時間短;更要求反向恢復(fù)特性也較好，即反向恢復(fù)時間短，反向恢復(fù)電荷少，并具有軟恢復(fù)特性。

1、開通特性

二極管的開通也有一個過程，開通初期出現(xiàn)較高的瞬態(tài)壓降，經(jīng)過一定時間后才能處于穩(wěn)定狀態(tài)，并具有很小的管壓降。這就是說，二極管開通初期呈現(xiàn)出明顯的“電感效應(yīng)”，不能立即響應(yīng)正向電流的變化。

開通時二極管呈現(xiàn)的電感效應(yīng)，除了器件內(nèi)部機理的原因之外，還與引線長度、器件封裝采用的磁性材料等因素有關(guān)。電感效應(yīng)對電流的變化率最敏感，因此開通時二極管電流的上升率dIF/dt越大，峰值電壓UFP就越高，正向恢復(fù)時間也越長。

2、關(guān)斷特性

所有的PN結(jié)二極管，在傳導(dǎo)正向電流時，都儲存電荷。但是當正在導(dǎo)通的二極管突然加一個反向電壓時，要把這些少數(shù)載流子完全抽出或是中和掉是需要一定時間的，即反向阻斷能力的恢復(fù)需要經(jīng)過一段時間，這個過程就是反向恢復(fù)過程，發(fā)生這一過程所用的時間定義為反向恢復(fù)時間(trr)。值得注意的是在未恢復(fù)阻斷能力之前，二極管相當于處于短路狀態(tài)。

用軟化系數(shù)S(Softness factor)來描述反向恢復(fù)電流由最大值IRM消失的速率。反向恢復(fù)電流的下降速度dIrr/dt是一個重要的參數(shù)。若dIrr/dt過大，由于線路存在電感L，則會使反向峰值電壓URM過高，有時出現(xiàn)強烈振蕩，致使二極管損壞，可以用軟特性和硬特性的概念來表示dIrr/dt對反向特性的影響。

耗盡儲存電荷所需的總的時間定義為反向恢復(fù)時間trr，作為開關(guān)速度的量度，它是選用二極管時的一個非常重要的參數(shù)，一般用途的二極管trr為25μs左右，使用在整流以及頻率低于1kHz以下的電路中是可以的，但若用于斬波和逆變電路中，必須選用trr在5μs以下的快速恢復(fù)二極管，在一些吸收電路中要求快開通和軟恢復(fù)二極管。

由軟度因子定義可知，它就是反映二極管在反向恢復(fù)的過程中基區(qū)少數(shù)載流子消失的時間長短。所以，軟度因子與少數(shù)載流子壽命、元件結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù)等有密切的關(guān)系。所以改善軟度因子性能就要從這些方面入手，即控制少數(shù)載流子壽命、采用新的結(jié)構(gòu)、新工藝。

制作出一種反向恢復(fù)時間短、恢復(fù)時反向峰值電流小、且為軟恢復(fù)特性的高速二極管就顯得尤為重要。為此開發(fā)了不同結(jié)構(gòu)的這種二極管，例如有;凹型階梯“陰極短路”結(jié)構(gòu)帶輔助二極管的結(jié)構(gòu);陰極短路結(jié)構(gòu);自調(diào)節(jié)發(fā)射效率與理想歐姆接觸二極管(SIOD)等。

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