快速软恢复二极管的发展现状
2005-1-19
清华大学核能设计研究院张海涛张斌
随着电力电子技术的发展，各种变频电路、斩波电路的应用不断扩大，这些电力电子电路中的主回路不论是采用换流关断的晶闸管，还是采用有自关断能力的新型电力电子器件，如GTO，MCT，IGBT等，都需要一个与之并联的快速二极管，以通过负载中的无功电流，减小电容的充电时间，同时抑制因负载电流瞬时反向而感应的高电压。由于这些电力电子器件的频率和性能不断提高，为了与其关断过程相匹配，该二极管必须具有快速开通和高速关断能力，即具有短的反向恢复时间trr，较小的反向恢复电流IRRM和软恢复特性。
在高压、大电流的电路中，传统的PIN二极管具有较好的反向耐压性能，且正向时它可以在很低的电压下就会导通较大的电流，呈现低阻状态。然而，正向大注入的少数载流子的存在使得少子寿命较长，二极管的开关速度相应较低，为提高其开关速度，可采用掺杂重金属杂质和通过电子辐照的办法减小少子寿命，但这又会不同程度的造成二极管的硬恢复特性，在电路中引起较高的感应电压，对整个电路的正常工作产生重要影响。因而，开发高频高压快速软恢复大功率二极管已成为一个非常重要和迫切的任务，具有重要的现实意义。
1.快速软恢复二极管的现状
目前，国内快速二极管的水平已达到3000A/4500V，5 s，但是各整流器生产单位在减小二极管的反向恢复时间的同时，一般并不注意提高其软恢复性能。现在这些二极管一般采用电子辐照控制少子寿命,其软度因子在0.35左右，特性很硬。国内快速软恢复二极管的研制现状如表1所示。
国际上快速二级管的水平已达到2500A/3000V，300ns，软度因子较小。采用外延工艺制作的快恢复二极管的软度因子较大（0.7），但它必须采用小方片串并联的方式使用，以达到大电流、高电压的目的。这样做不仅增加了工艺的复杂性，而且使产品的可靠性变差。我国的外延工艺水平较低，尚停留在研究阶段，成品率较低，相对成本较高；而采用电力半导体常规工艺制作的快恢复二极管的软度因子较小。国外快速软恢复二极管的研制现状如表2所示。
2.快速软恢复二极管的工作原理及影响因素
恢复过程很短的二极管，特别是反向恢复过程很短的二极管称为快速恢复二极管（Fast Recovery Diode）。高频化的电力电子电路
不仅要求快速恢复二极管的正向恢复特性较好，即正向瞬态压降小，恢复时间短；更要求反向恢复特性也较好，即反向恢复时间短，反向恢复电荷少，并具有软恢复特性。
开通特性 二极管的开通也有一个过程，开通初期出现较高的瞬态压降，经过一定时间后才能处于稳定状态，并具有很小的管压降。这就是说，二极管开通初期呈现出明显的"电感效应"，不能立即响应正向电流的变化。图1所示为管压降随时间变化的曲线，其中UFP为正向峰值电压，tfr为正向恢复时间。图2所示为二极管开通电流的波形，电流上升率用diF/dt表示。在正向恢复时间内，正在开通的二极管具有比稳态大的多的峰值电压UFP。当正向电流上升率超过50A/ s时，在某些高压二极管中具有较高的瞬态压降。这一概念在缓冲电路中的快速应用时显得非常重要。
开通时二极管呈现的电感效应，除了器件内部机理的原因之外，还与引线长度、器件封装采用的磁性材料等因素有关。电感效应对电流的变化率最敏感，因此开通时二极管电流的上升率diF/dt越大，峰值电压UFP就越高，正向恢复时间也越长。
关断特性 所有的PN结二极管，在传导正向电流时，都将以少子的形式储存电荷。少子注入是电导调制的机理，它导致正向压降（VF）的降低，从这个意义上讲，它是有利的。但是当正在导通的二极管突然加一个反向电压时，由于导通时在PN结区有大量少数载流子存贮起来，故到截止时要把这些少数载流子完全抽出或是中和掉是需要一定时间的，即反向阻断能力的恢复需要经过一段时间，这个过程就是反向恢复过程，发生这一过程所用的时间定义为反向恢复时间（trr）。值得注意的是在未恢复阻断能力之前，二极管相当于处于短路状态。
用软化系数S（Softness factor）来描述反向恢复电流由最大值IRM消失的速率：
(1) 反向恢复电流的下降速度dirr/dt是一个重要的参数。若dirr/dt过大，由于线路存在电感L，则会使反向峰值电压URM过高，有时出现强烈振荡，致使二极管损坏，可以用软特性和硬特性的概念来表示
dirr/dt对反向特性的影响。软化系数S还可以表示为：
(2) 通过上式可以预测反向峰值电压的幅值：
(3) 其中，L为电路总电感，URM即为二极管反向恢复时施加于有源器件的峰值电压，其值一定要小于有源器件的电压额定值，因此用
di(rec)/dt表示软度因子更有实用意义。
耗尽储存电荷所需的总的时间定义为反向恢复时间trr，作为开关速度的量度，它是选用二极管时的一个非常重要的参数，一般用途的二极管trr为25 s左右，使用在整流以及频率低于1kHz以下的电路中是可以的，但若用于斩波和逆变电路中，必须选用trr在5 s以下的快速恢复二极管，在一些吸收电路中要求快开通和软恢复二极管。
由软度因子定义可知，它其实就是反映二极管在反向恢复的tb过程中基区少子因复合而消失的时间长短。所以，软度因子与少子寿命控制方法、基区宽度和扩散浓度分布、元件结构及结构参数等有密切的关系。在空间电荷区扩展后的剩余基区内驻留更多的残存电荷，并驻留更长的时间将提高软度因子。 3.改善二极管性能的主要方法
虽然PIN管具有良好的反向耐压能力，但是由于其反向恢复特性较差，在反向恢复期间产生较大的反向峰值电压，从而影响整个电路的正常工作，其次一个实际的PIN整流器，开通瞬间正向压降幅值要比稳态压降高一个数量级，该电压峰值可以超过30V，这主要是由少子有限的扩散速度造成的，它与N基区材料电阻率及基区宽度有关。为了改善二极管的工作特性，在器件的设计与制作工艺上均采用了相关的技术。
少子寿命控制技术
由于少子寿命的变化及少子寿命的控制方法影响着快恢复器件的频率特性和反向恢复软度，因此少子寿命的控制技术就处于十分重要的地位。少子寿命控制技术按其特点可分为三种类型：常规型、重金属掺杂型和电子辐射型。
常规型 常规型就是通过调整开关管的结构参数来达到控制少子寿命的目的。包括以下几种方法:减小材料电阻率,杂质分布的控制,减薄基区厚度。
重金属掺杂型 在二极管的制造过程中，有意识的选择某种合适的深能级重金属杂质扩散在半导体中，可以用来降低少子寿命，提高反向恢复软度。常用的重金属杂质有金、铂、钯等。
重金属杂质类型对器件特性有明显影响:
少子寿命与温度的关系 ----由于载流子的热速度vt和俘获截面 p 都是温度的函数，所以少子寿命与温度也有较大的关系，具体情况如图3所示。可见在少子寿命与温度之间的变化关系中掺金最小，掺钯次之，掺铂最大。
重金属杂质类型与漏电流的关系 ----漏电流主要是耗尽层产生的电流，其大小取决于重金属杂质的能级位置。能级位置越靠近禁带中心，相应的漏电流也会越大。从金、铂、钯的能级位置可以得到，掺金器件
的漏电流最大，其它两种器件的漏电流较小。
重金属杂质类型与电阻率的关系----掺杂在硅中的深能级重金属杂质如果具有一定的受主或施主的性质，由于补偿作用的存在，掺杂重金属将会引起电阻率发生变化。这种补偿作用的大小与原材料电阻率及重金属杂质掺杂在半导体中的导电类型及浓度有关。实验发现，n型半导体掺金后电阻率会上升，而掺杂铂、钯后电阻率反而会降低。电阻率的上升会提高击穿电压，但对器件的其他电特性可能会有不利的影响。 重金属杂质类型与通态压降的关系----采用掺金、掺铂和12Mev电子辐照技术后，将引起二极管的特征参数 的变化，从而直接影响到二极管的主要参数VF和trr。
少子寿命控制方法的选择应使器件有较好的VF--trr折衷曲线，即在trr满足条件时，VF越小越好，这有利于减小功率高频二极管的正向损耗。掺金、掺铂和12Mev电子辐照高频二极管的VF--trr折衷曲线如图4所示。
显然，在VF--trr折衷曲线中掺金最好，12Mev电子辐照次之，掺铂最差。重金属杂质类型与软度因子的关系----不同的少子寿命控制方法会产生不同的软度因子，资料表明，掺金后二极管的软度因子为
0.56，掺铂后二极管的软度因子为0.62，电子辐照后二极管的软度因子为0.34。可见，掺铂后二极管的软度因子最大，掺金次之，电子辐照最差。 综上所述，由于掺金的VF--trr折衷曲线最佳，受温度的影响最小，二极管的软度因子也比较大，所以掺金工艺得到了广泛应用。在我们的课题中也准备采用扩金工艺作为首要的少子寿命控制方法。
电子辐照型 所谓辐照型，就是将制成的成品置于辐照场中，用高能电子进行轰击，使半导体中的硅原子脱离正常格点位置而形成氧空位、磷空位、双空位等，并相应的在硅禁带内形成各种深能级复合中心，从而达到控制少子寿命的目的。电子辐照的特点是通过对电子注入剂量的调节能够精确控制少子寿命，从而可以很好的协调器件诸电参数对少子寿命的不同要求，而且它可以在器件制造完成后进行，使制作过程简单化、灵活化。
采用新结构
采用新的结构从而改善二极管的性能，例如采用理想欧姆接触。传统的PIN整流器在n-n+界面采用欧姆接触只是对多子而言。由于n-n+高低结产生的内建电场的影响，对少子n-n+并不形成欧姆接触结构。理想欧姆接触就是一种可以使少子和多子均能顺利通过的界面，它
是由p+区和n+区相互嵌位构成的，如图5所示。在这种结构中，空穴经过p+通过界面，电子经过n+通过界面。这种结构可以采用传统的选择扩散方法得到，也可以采用肖特基接触代替整个p+区，可以省去一次选择扩散过程，如图6所示。
最近，在制作二极管的工艺过程中，将高电导率的非晶态硅、锗、硼合金利用CVD法沉积在p型硅片上，作为理想接触层，使二极管在正偏时具有低耗整流特性，偏时具有快速开关特性。
具有理想欧姆接触的二极管反向恢复时间可达60ns，更低的漏电流，使得二极管可以在高温下工作。
制作快速二极管的传统方法是采用掺金、铂或电子辐照来降低少子寿命而获得，然而由于反向恢复时间、反向峰值电流及衰减速度、正向压降等参数的相互制约限制了这种器件用于许多电力电子应用领域。故制作出一种反向恢复时间短、恢复时反向峰值电流小、且为软恢复特性的高速二极管就显得尤为重要。为此开发了不同结构的这种二极管,例如有:凹型阶梯"阴极短路"结构,带辅助二极管的结构,阴极短路结构,自调节发射效率与理想欧姆接触二极管（SIOD）等。
快恢复二极管 快恢复二极管 快恢复二极管（简称FRD）是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。 快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，它属于PIN 结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片。因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压（耐压值）较高。 通常，5~20A的快恢复二极管管采用TO–220FP塑料封装，20A 以上的大功率快恢复二极管采用顶部带金属散热片的TO–3P塑料封装，5A以下的快恢复二极管则采用DO–41、DO–15或DO–27等规格塑料封装。 采用TO–220或TO–3P封装的大功率快恢复二极管，有单管和双管之分。双管的管脚引出方式又分为共阳和共阴
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。IF为正向电流，IRM为最大反向恢复电流。Irr为反向恢复电流，通常规定Irr=0.1IRM。当t≤t0时，正向电流I=IF。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IR，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trr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trr可低至几十纳秒。
高压铂扩散快恢复二极管的研究 孙树梅1曾祥斌1袁德成2 梁湛深2 肖敏1 1)华中科技大学电子科学与技术系，武汉 4300742)上海美高森美半导体有限公司，上海 210018 1)Email：smsun@https://www.doczj.com/doc/2811844733.html, 摘要本文对高压快恢复二极管的结构设计和制造工艺进行了深入分析，确定了合理的结构参数和先进的工艺流程。选用合适的电阻率和厚度的N型直拉硅单晶片，采用磷硼纸源扩散，精确控制基区宽度形成P+NN+结构；采用铂液态源扩散降低少数载流子寿命τ从而缩短反向恢复时间t rr；化学腐蚀形成台面提高反向击穿电压；玻璃钝化保护PN结减小表面污染从而降低表面漏电流提高耐压；双面镀镍金进行金属化等技术。得到较为理想的反向击穿电压V BR，正向压降V F，反向恢复时间t rr三参数之间的折衷。器件性能优良，可靠性高，样品通过150°C/ 168小时的高温反偏实验。 关键词铂扩散， P+NN+结构， 反向恢复时间Trr Study of High V oltage Pt Diffused Diode SUN Shu-mei1, ZENG Xiang-bin1, YUAN De-cheng2, XIAO min1 1) Department of Electronic science and technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 2)Microsemi Semiconductor Shanghai, Shanghai, 210018, China) 1) Email：smsun@https://www.doczj.com/doc/2811844733.html, Abstract: This article analyzed the device structure and manufacture process of high voltage fast recovery diode. Reasonable structure and advanced process were settled by a series of experiments. The N type CZ wafers were chosen as the main material. Boron and phosphor paper dopant were used for PN junction diffusion in order to form P+NN+ structure. Spin-on platinum diffusion was used to control lifetime of minority carrier to reduce the reverse recovery time t rr. Using chemical mesa etching to increase the breakdown voltage. Glass passvation was used to protect PN junction in order to reduce the surface contamination and surface leakage. Nickel and aurum were plated in double side for metalization. The excellent selections of breakdown voltage, forward voltage and reverse recovery time were obtained and the reliability of the device was pretty good. Keywords: Pt diffusion, P+NN+ structure, reverse recovery time t rr 1．引言 快恢复二极管具有反向恢复时间短、开关特性好、正向电流大等优点。近年来，随着电力电子技术的发展，快恢复二极管广泛用于脉宽调制器、交流电机变频调速器、开关电源、不间断电源、高频加热等装置中，作高频、高压、大电流整流、续流及保护用[1]。反向恢复时间是快恢复二极管的重要参数，它是衡量高频整流及续流二极管性能的重要指标。在快恢复二极管的制造中，减小器件少子寿命，提高器件开关速度的方法是在器件内部引入复合中心。本文采用铂扩散降低少子寿命从而缩短器件反向恢复时间，取得了较为理想的反向击穿电压V BR、正向压降V F、反向恢复时间t rr三参数之间的矛盾。实验样品得到了反向击穿V BR在1200伏以上、正向压降V F在1.15以下、反向恢复时间t rr在100ns以内的
整流电路由于频率很低，故只对耐压有要求，只要耐压能满足，肯定是可以代用的，且快恢复二极管也有用于整流的情况，就是在开关电源次级整流部份，由于频率较高，只能使用快恢复二极管整流，否则由于二极管损耗太大会造成电源整体效率降低，严重时会烧毁二极管。另外快恢复二极管的价格较整流二极管贵很多，耐压越高越贵，所以一般是不会拿快恢复二代管使用的。当然，如果你手头上只有快恢复二极管而没有一般整流管时，想怎么用就怎么用，只要耐压足够即可。 提问者评价 首先谢谢你的回答！！！ 是的，没有刚好合适耐压的整流二极管。所有用快恢复代替的 肖特基二极管和快恢复二极管的区别 快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管（5us以下），工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管（1-2V），反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode），具有正向压降低（0.4--0.5V）、反向恢复时间很短（10-40纳秒），而且反向漏电流较大，耐压低，一般低于150V，多用于低电压场合。 这两种管子通常用于开关电源。 肖特基二极管和快恢复二极管区别：前者的恢复时间比后者小一百倍左右，前者的反向恢复时间大约为几纳秒~！ 前者的优点还有低功耗，大电流，超高速~！电气特性当然都是二极管阿~！ 快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件. 肖特基二极管：反向耐压值较低40V-50V，通态压降0.3-0.6V，小于10nS 的反向恢复时间。它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且，MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。
1.塑封整流二极管 序号型号IF VRRM VF Trr 外形 A V V μs 1 1A1-1A7 1A 50-1000V 1.1 R-1 2 1N4001-1N4007 1A 50-1000V 1.1 DO-41 3 1N5391-1N5399 1.5A 50-1000V 1.1 DO-15 4 2A01-2A07 2A 50-1000V 1.0 DO-15 5 1N5400-1N5408 3A 50-1000V 0.95 DO-201AD 6 6A05-6A10 6A 50-1000V 0.95 R-6 7 TS750-TS758 6A 50-800V 1.25 R-6 8 RL10-RL60 1A-6A 50-1000V 1.0 9 2CZ81-2CZ87 0.05A-3A 50-1000V 1.0 DO-41 10 2CP21-2CP29 0.3A 100-1000V 1.0 DO-41 11 2DZ14-2DZ15 0.5A-1A 200-1000V 1.0 DO-41 12 2DP3-2DP5 0.3A-1A 200-1000V 1.0 DO-41 13 BYW27 1A 200-1300V 1.0 DO-41 14 DR202-DR210 2A 200-1000V 1.0 DO-15 15 BY251-BY254 3A 200-800V 1.1 DO-201AD 16 BY550-200～1000 5A 200-1000V 1.1 R-5 17 PX10A02-PX10A13 10A 200-1300V 1.1 PX 18 PX12A02-PX12A13 12A 200-1300V 1.1 PX 19 PX15A02-PX15A13 15A 200-1300V 1.1 PX 20 ERA15-02～13 1A 200-1300V 1.0 R-1 21 ERB12-02～13 1A 200-1300V 1.0 DO-15 22 ERC05-02～13 1.2A 200-1300V 1.0 DO-15 23 ERC04-02～13 1.5A 200-1300V 1.0 DO-15 24 ERD03-02～13 3A 200-1300V 1.0 DO-201AD 25 EM1-EM2 1A-1.2A 200-1000V 0.97 DO-15 26 RM1Z-RM1C 1A 200-1000V 0.95 DO-15 27 RM2Z-RM2C 1.2A 200-1000V 0.95 DO-15 28 RM11Z-RM11C 1.5A 200-1000V 0.95 DO-15 29 RM3Z-RM3C 2.5A 200-1000V 0.97 DO-201AD 30 RM4Z-RM4C 3A 200-1000V 0.97 DO-201AD 2.快恢复塑封整流二极管 序号型号IF VRRM VF Trr 外形 A V V μs （1）快恢复塑封整流二极管 1 1F1-1F7 1A 50-1000V 1.3 0.15-0.5 R-1 2 FR10-FR60 1A-6A 50-1000V 1. 3 0.15-0.5 3 1N4933-1N4937 1A 50-600V 1.2 0.2 DO-41 4 1N4942-1N4948 1A 200-1000V 1.3 0.15-0. 5 DO-41 5 BA157-BA159 1A 400-1000V 1.3 0.15-0.25 DO-41 6 MR850-MR858 3A 100-800V 1.3 0.2 DO-201AD
肖特基二极管和快恢复二极管有什么区别 肖特基二极管的基本原理是：在金属（例如铅）和半导体（N型硅片）的接触面上，用已形成的肖特基来阻挡反向电压。肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。其耐压程度只有40V 左右。其特长是：开关速度非常快：反向恢复时间特别地短。因此，能制作开关二极管和低压大电流整流二极管。 肖特基二极管(Schottky Barrier Diode) 它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除钨材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且，MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。 肖特基二极管(Schottky Diodes)：肖特基二极管利用金属与半导体接触所形成的势垒对电流进行控制。它的主要特点是具有较低的正向压降（0.3V至0.6V）；另外它是多子参与导电，这就比少子器件有更快的反应速度。肖特基二极管常用在门电路中作为三极管集电极的箝位二极管，以防止三极管因进入饱和状态而降低开关速度。 肖特基势垒二极管SBD（Schottky Barrier Diode，简称肖特基二极管）是近年来间世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V 左右，而整流电流却可达到几千安培。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。中、小功率肖特基整流二极管大多采用封装形式。 1．结构原理 综上所述，肖特基整流管的结构原理与PN结整流管有很大的区别通常将PN结整流管称作结整流管，而把金属-半导管整流管叫作肖特基整流管，近年来，采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管也已问世，这不仅可节省贵金属，大幅度降低成本，还改善了参数的一致性。 肖特基整流管仅用一种载流子（电子）输送电荷，在势垒外侧无过剩少数载流子的积累，因此，不存在电荷储存问题（Qrr→0），使开关特性获得时显改善。其反向恢复时间已能缩短到10ns 以内。但它的反向耐压值较低，一般不超过去时100V。因此适宜在低压、大电流情况下工作。利用其低压降这特点，能提高低压、大电流整流（或续流）电路的效率。 快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管（5us以下），工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管（1-2V），反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)，具有正向压降低（0.4—1.0V）、反向恢复时间很短（0-10纳秒），而且反向漏电流较大，耐压低，一般低于150V，多用于低电压场合。
(RS1A~RS1M) SMA A Fast Recovery rectifiers Major Ratings and Characteristics I F(AV) 1.0 A V RRM50 V to 1000 V I FSM30 A t rr150nS, 250nS, 500nS V F 1.3 V T j max.150 °C Features ●Low profile package ●Ideal for automated placement ●Glass passivated chip junction ●Fast switching for high efficiency ●High forward surage capability ●High temperatrue soldering： 260℃/10 seconds at terminals ●Component in accordance to RoHS 2002/95/1 and WEEE 2002/96/EC Mechanical Date ●Case: JEDEC DO-214AC molded plastic over glass passivated chip ●Terminals: Solder plated, solderable per J-STD-002B and JESD22-B102D ●Polarity: Laser band denotes cathode end Maximum Ratings & Thermal Characteristics & Electrical Characteristics (TA = 25 °C unless otherwise noted) Symbol(RS1A)(RS1B)(RS1D)(RS1G)(RS1J)(RS1K)(RS1M)UNIT Maximum repetitive peak reverse voltage V RRM501002004006008001000V Maximum RMS voltage V RMS3570140280420560700V Maximum DC blocking voltage V DC501002004006008001000V Maximum average forward rectified current I F(AV)1A Peak forward surge current 8.3 ms single half sine-wave superimposed on rated load I FSM30A Maximum instantaneous forwad voltage at 1.0V F 1.3V Maximum DC reverse current T A = 25 ℃at Rated DC blocking voltage T A = 125℃I R 5.0μA 50μA Maximum reverse recovery time at I F = 0.5 A , I R = 1.0 A , I rr = 0.25 A t rr150250500nS Typical junction capacitance at 4.0 V ,1MHz C J118pF Thermal resistance from junction to ambient RθJA75℃/ W Operating junction and storage temperature range T J,T STG–55 to +150 ℃- 1 - https://www.doczj.com/doc/2811844733.html,
肖特基二极管和快恢复二极管又什么区别 （他们恢复时间都是很快的）： 快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管（5us以下），工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管（1-2V）(此处为什么不提是什么材料？)，反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode），具有正向压降低（0.4--0.5V）（用这个方法可以判断出该器件）、反向恢复时间很短（10-40纳秒），而且反向漏电流较大，耐压低，一般低于150V，多用于低电压场合。 这两种管子通常用于开关电源。 肖特基二极管和快恢复二极管区别：前者的恢复时间比后者小一百倍左右，前者的反向恢复时间大约为几纳秒~！ 前者的优点还有低功耗，大电流，超高速~！电气特性当然都是二极管阿~！ 快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件. 肖特基二极管：反向耐压值较低40V-50V，通态压降0.3-0.6V，小于10nS的反向恢复时间。它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且，MIS（金属－绝缘体－半导体）肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。 快恢复二极管：有0.8-1.1V的正向导通压降，35-85nS的反向恢复时间，在导通和截止之间迅速转换，提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压.目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件. 想问一下，为何会有反向恢复时间
快恢复二极管参数 型号品牌电流电压时间极性参考售价IN5817 GJ 1A 20V 10ns 0.40 IN5819 GJ 1A 40V 10ns 0.50 IN5819 MOT 1A 40V 10ns 1.00 IN5822 MOT 3A 40V 10ns 1.80 21D-06 FUI 3A 60V 10ns 1.20 SBR360 GI 3A 60V 10ns 0.80 C81-004 FUI 3A 40V 10ns 1.20 8TQ080 IR 8A 80V 10ns 单管 3.50 MBR1045 MOT 10A 45V 10ns 单管 1.50 MBR1545CT MOT 15A 45V 10ns 双管 3.00 MBR1654 MOT 16A 45V 10ns 双管 3.50 16CTQ100 IR 16A 100V 10ns 双管 5.50 MBR2035CT MOT 20A 35V 10ns 双管 4.00 MBR2045CT MOT 20A 45V 10ns 双管 4.00 MBR2060CT MOT 20A 60V 10ns 双管 6.50 MBR20100CT IR 20A 100V 10ns 双管7.50 025CTQ045 IR 25A 45V 10ns 双管 4.80 30CTQ045 IR 30A 45V 10ns 双管 6.00 C85-009* FUI 20A 90V 10ns 双管 2.50 D83-004* FUI 30A 40V 10ns 双管 4.80 D83-009* FUI 30A 90V 10ns 双管47.00 MBR4060* IR 40A 60V 10ns 双管 3.50 MBR30045 MOT 300A 45V 10ns 35.00 MUR120 MOT 1A 200V 35ns 1.80 MUR160 MOT 1A 600V 35ns 1.80 MUR180 MOT 1A 800V 35ns 2.80 MUR460 MOT 4A 600V 35ns 2.50 BYV95 PHI 1.5A 1000V 250ns 1.20 BYV27-50 PHI 2A 55V 25ns 0.60 BYV927-100 PHI 2A 100V 25ns 0.80 BYV927-300 PHI 2A 300V 25ns 1.20 BYW76 PHI 3A 1000V 200ns 1.20 BYT56G PHI 3A 600V 100ns 1.20 BYT56M PHI 3A 1000V 100ns 1.50 BYV26C PHI 1A 600V 30ns 0.60 BYV26E PHI 1A 1000V 30ns 0.90 FR607 GI 6A 1000V 200ns 1.80 MUR8100 MOT 8A 1000V 35ns 单管 4.50 HFA15TB60 IR 15A 600V 35ns 单管 3.50
快速软恢复二极管的发展现状 2005-1-19 清华大学核能设计研究院张海涛张斌 随着电力电子技术的发展，各种变频电路、斩波电路的应用不断扩大，这些电力电子电路中的主回路不论是采用换流关断的晶闸管，还是采用有自关断能力的新型电力电子器件，如GTO，MCT，IGBT等，都需要一个与之并联的快速二极管，以通过负载中的无功电流，减小电容的充电时间，同时抑制因负载电流瞬时反向而感应的高电压。由于这些电力电子器件的频率和性能不断提高，为了与其关断过程相匹配，该二极管必须具有快速开通和高速关断能力，即具有短的反向恢复时间trr，较小的反向恢复电流IRRM和软恢复特性。 在高压、大电流的电路中，传统的PIN二极管具有较好的反向耐压性能，且正向时它可以在很低的电压下就会导通较大的电流，呈现低阻状态。然而，正向大注入的少数载流子的存在使得少子寿命较长，二极管的开关速度相应较低，为提高其开关速度，可采用掺杂重金属杂质和通过电子辐照的办法减小少子寿命，但这又会不同程度的造成二极管的硬恢复特性，在电路中引起较高的感应电压，对整个电路的正常工作产生重要影响。因而，开发高频高压快速软恢复大功率二极管已成为一个非常重要和迫切的任务，具有重要的现实意义。 1.快速软恢复二极管的现状 目前，国内快速二极管的水平已达到3000A/4500V，5 s，但是各整流器生产单位在减小二极管的反向恢复时间的同时，一般并不注意提高其软恢复性能。现在这些二极管一般采用电子辐照控制少子寿命,其软度因子在0.35左右，特性很硬。国内快速软恢复二极管的研制现状如表1所示。 国际上快速二级管的水平已达到2500A/3000V，300ns，软度因子较小。采用外延工艺制作的快恢复二极管的软度因子较大（0.7），但它必须采用小方片串并联的方式使用，以达到大电流、高电压的目的。这样做不仅增加了工艺的复杂性，而且使产品的可靠性变差。我国的外延工艺水平较低，尚停留在研究阶段，成品率较低，相对成本较高；而采用电力半导体常规工艺制作的快恢复二极管的软度因子较小。国外快速软恢复二极管的研制现状如表2所示。 2.快速软恢复二极管的工作原理及影响因素 恢复过程很短的二极管，特别是反向恢复过程很短的二极管称为快速恢复二极管（Fast Recovery Diode）。高频化的电力电子电路
二极管的作用总结 1、检波用二极管 就原理而言，从输入信号中取出调制信号是检波，以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达400MHz，正向压降小，结电容小，检波效率高，频率特性好，为2AP型。类似点触型那样检波用的二极管，除用于检波外，还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。 2、整流用二极管 就原理而言，从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型，工作频率小于KHz，最高反向电压从25伏至3000伏分A～X共22档。分类如下：①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。 3、限幅用二极管 大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用，通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售：依据限制电压需要，把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。 4、调制用二极管 通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容二极管也有调制用途，但它们通常是直接作为调频用。 5、混频用二极管 使用二极管混频方式时，在500～10,000Hz的频率范围内，多采用肖特基型和点接触型二极管。 6、放大用二极管 用二极管放大，大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大，以及用变容二极管的参量放大。因此，放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管 7、开关用二极管
MAKO SEMICONDUCTOR CO.,LIMITED VOLTAGE: 50 TO 1000V CURRENT: 1.0A MAXIMUM RATINGS AND ELECTRICAL CHARACTERISTICS SYMBOL US 1A US 1B US 1D US 1G US 1J US 1K US 1M UNITS Maximum Repetitive Peak Reverse Voltage V RRM 501002004006008001000V Maximum RMS Voltage V RMS 3570140280420560700V Maximum DC Blocking Voltage V DC 501002004006008001000V Maximum Average Forward Rectified Current (T L =100o C) Peak Forward Surge Current (8.3ms single half sine-wave superimposed on rated load)Maximum Instantaneous Forward Voltage (at rated forward current) Maximum DC Reverse Current T a =25o C μA (at rated DC blocking voltage)T a =100o C μA Maximum Reverse Recovery Time (Note 1)trr nS Typical Junction Capacitance (Note 2) C J pF Typical Thermal Resistance (Note 3) R θ(ja)o C/W Storage and Operation Junction Temperature T STG ,T J o C Note: 1.Reverse recovery condition I F =0.5A, I R =1.0A,Irr=0.25A. 2.Measured at 1.0 MHz and applied voltage of 4.0V dc 3.Thermal resistance from junction to terminal mounted on 5×5mm copper pad area US1A THRU US1M SURFACE MOUNT ULTRA FAST SWITCHING RECTIFIER (Single-phase, half-wave, 60Hz, resistive or inductive load rating at 25o C, unless otherwise stated, for capacitive load,derate current by 20%) RATINGS I F(AV) 1.0 A I FSM 30A V F 1.0 1.4 1.7 V I R 5.020********* 32-50 to +150TECHNICAL SPECIFICATION
下述说明只适用于需要“单向导电”特性的二极管应用(特殊二极管，如稳压、变容二极管等不适用） 二极管一般工作在交流下，粗划为高低频两类，低频以集中参数为主，高频以分布参数为主。在低频下，电路特性只与零件本身的物理参数有关，比如一颗二极管在直流时降压是0.7V，反向漏电流<0.1uA，那么它在低频时基本与直流下的状态基本一致。所以，可以认为，只要是二极管，无论它是什么类型，只要能满足耐压、电流等要求，在低频下都是可以相互代用的，正如你所说，它们在低频下没有任何区别（严格上说是有区别的，但是这些区别影响不大），除了厂家、型号、外型不一样，它们的作用都一致，只是个“单向导电”的二极管罢了。但是到了高频情况就完全不一样了，二极管的应用及划分就只是在高频领域里才会体现出来，因为高频时，集中参数影响随频率升高而减弱，分布参数参数开始发威。什么是分布参数？举个例子来说明，同样的一根铜走线，在低频时，它的电抗小于0.1欧，到了高频，它可能会变成100欧甚至无穷大。分布参数只在高频才会出现，它要求我们把平时并不在意的走线，排线、布局方式等都要考虑到设计里面，因为一段导线，在高频下它会表现出感抗及容抗的特性，而不单单只是纯阻性。同样，电子元件本身在高频下也存在分布参数，对于二极管，影响最严重的就是本身的垒式电容，简单来说，就是以“PN结”为绝缘体，P、N极为平板构成的一个电容器，这个电容与二极管并联。这个电容也是分布参数的一部份，现在来考虑，在高频工作的二极管，你希望这个电容是大一些还是小一些？答案当然是小一些，越小越好。因为频率越高，容抗越小，容抗越小，二极管的“单向导电”性就越来越不明显，到了一定频率时，二极管直接变成一个电容了，完全失去了它应有的作用。现在我有个1Mhz的应用，手里有两个二极管，二极管A在1Mhz时，它的分布电容<10pF，另一个B在同样频率下，分布容>0.1uF，噢，毫无疑问我应该用A。为了区分它们，我把A叫“开关”二极管，意思是它能在高频下像个开关一样正常工作，为了减小分布电容，开关二极管的内部结构与其它二极管也是大不相同的，具体你可以上网搜索。那B呢？它可能是一个普通的整流二极管，也可能是一个快恢复二极管。快恢复二极管，如果它的分布电容能小到与开关管一样的程度，那么它就是一个开关管了。既然它还叫快恢复二极管，那就说明它与开关管是有区别的。虽然它有“快恢复”三个字，但并不代表它就能用于高频，相反，此类二极管多数都是在几百Khz以下工作，比如开关电的整流。对于普通二极管来说，它的工作环境算是高频了，但是，它的“快恢复”并不是用来提升它的工作频率的，而是用来减小开关损耗的，主要是方波整流的损耗，比如开关电源里的整流，它整的就是一个方波。我们知道电子运动也是需要时间的，简单的说，假定方波的上升延很陡，是90度。经过二极管时，因为足够的载流子运动一个距离需要一个时间，这个时间越小，输出的上升延波形就越接近90度且平均损耗的功率越小（与斜率有关），这个时间称之为恢复时间。快恢复二极管使用的制造工艺使得它能在很短的时间内产生足够的载流子并且移动距离很短，用来满足低损耗的需求。所以恢复时间越短表示在相同频率下越小表示损耗越小，在相同损耗下，越小表示能应用的频率越高。当然，快恢复二极管也有高频或超高频的，它可以代替相同等级的开关管，但是开关二极管就没办法代替快恢复二极管，那全部都用快恢复得了，为什么还要分？因为价格！可以在相同频率下工作的快恢复二极管价格是开关管的N倍（具体看频率，越高N越大），如果是你，明明可以用开关管解决的电路你不可能全部都用快恢复吧，所以还是要区别对待。它们的名称主要还是跟它们的应用场合相关的：开关管，用于高频整流；普通管，低频整流；快恢复管，方波整流（高低频）。
快恢复二极管参数大全 IN5817 GJ 1A 20V 10ns 0.40 IN5819 GJ 1A 40V 10ns 0.50 IN5819 MOT 1A 40V 10ns 1.00 IN5822 MOT 3A 40V 10ns 1.80 21D-06 FUI 3A 60V 10ns 1.20 SBR360 GI 3A 60V 10ns 0.80 C81-004 FUI 3A 40V 10ns 1.20 8TQ080 IR 8A 80V 10ns 单管3.50 MBR1045 MOT 10A 45V 10ns 单管1.50 MBR1545CT MOT 15A 45V 10ns 双管3.00 MBR1654 MOT 16A 45V 10ns 双管3.50 16CTQ100 IR 16A 100V 10ns 双管5.50 MBR2035CT MOT 20A 35V 10ns 双管4.00 MBR2045CT MOT 20A 45V 10ns 双管4.00 MBR2060CT MOT 20A 60V 10ns 双管6.50 MBR20100CT IR 20A 100V 10ns 双管7.50 025CTQ045 IR 25A 45V 10ns 双管4.80 30CTQ045 IR 30A 45V 10ns 双管6.00 C85-009* FUI 20A 90V 10ns 双管2.50 D83-004* FUI 30A 40V 10ns 双管4.80 D83-009* FUI 30A 90V 10ns 双管47.00 MBR4060* IR 40A 60V 10ns 双管3.50 MBR30045 MOT 300A 45V 10ns 35.00 MUR120 MOT 1A 200V 35ns 1.80 MUR160 MOT 1A 600V 35ns 1.80 MUR180 MOT 1A 800V 35ns 2.80 MUR460 MOT 4A 600V 35ns 2.50 BYV95 PHI 1.5A 1000V 250ns 1.20 BYV27-50 PHI 2A 55V 25ns 0.60 BYV927-100 PHI 2A 100V 25ns 0.80 BYV927-300 PHI 2A 300V 25ns 1.20 BYW76 PHI 3A 1000V 200ns 1.20 BYT56G PHI 3A 600V 100ns 1.20 BYT56M PHI 3A 1000V 100ns 1.50 BYV26C PHI 1A 600V 30ns 0.60
Diodes 1/2 Fast recovery Diode RF101L2S z Applications High frequency rectification z Features 1) Small power mold type (PMDS) 2) Ultra low VF 3) Very fast recovery 4) Low switching loss z Construction Silicon epitaxial planar z External dimensions (Unit : mm) z Absolute maximum ratings (T a=25°C) ? Mounting on glass epoxi board z Electrical characteristics (T a=25°C) Parameter Symbol Max.Unit Conditions Forward voltage V F 0.870V I F =1.0A Reverse current I R 10μ A V R =200V Reverse recovery time I F =0.5A I R =1.0A trr Typ.0.81510n 1225nS Note) ESD sensitive product handing required. Irr=0.25 IR +
Diodes 2/2 z Electrical characteristic curves (T a=25°C) Fig.1 Forward temperature characteristics F O R W A R D C U R R E N T : I F (m A ) FORWARD VOLTAGE : V F (V) Fig.2 Reverse temperature characteristics REVERSE VOLTAGE : V R (V) R E V E R S E C U R R E N T : I R (n A ) A V E R A G E R E C T I F I E D C U R R E N T : I O (A ) AMBIENT TEMPERATURE : Ta (°C) Fig.3 Derating curve F O R W A R D P O W E R D I S S I P A T I O N : P F (W ) AVERAGE RECTIFIED FORWARD CURRENT : I O (A) Fig. 4 Power dissipation characteristics CYCLE S U R G E F O R W A R D C U R R E N T : I F S M (A ) Fig.5 Forward peak surge current 51015202530 100 10 0C A P A C I T A N C E B E T W E E N T E R M I N A L S : C T (p F ) REVERSE VOLTAGE : V R (V) Fig. 6 Capacitance between terminals characteristics F O R W A R D C U R R E N T : I F (A ) RECOVERY TIMES: trr (ns) Fig. 7 Reverse recovery time
快恢复整流二极管参数 IF VR 1.0A 50V100V200V400V600V800V1000V 1N49331N49341N49351N49361N4937 1N4933G1N4934G1N4935G1N4936G1N4937G BA157BA159BA159D BA159 DSH6 ERB4302ERB4304ERB4306ERB4308 ERB4402ERB4404ERB4406ERB4408ERB4410 ES1Z ES1ES1A EU01Z EU01EU01A EU01B EU01C EU1Z EU1EU1A EU1B EU1C EU02Z EU02EU02A EU2Z EU2EU2A FR101FR102FR103FR104FR105FR106FR107 FR101G FR102G FR103G FR104G FR105G FR106G FR107G MPG06A MPG06B MPG06D MPG06G MPG06J MPG06K MPG06M RGP10A RGP10B RGP10D RGP10G RGP10J RGP10K RGP10M RU1RU1A RU1B RU1C S5295B S5295G S5295J TVR1B TVR1D TVR1G TVR1J S5295B TVR2B TVR2D TVR2G TVR2J TVR10G TVR06J TVR5B TVR5D TVR5G TVRGJ 1.5A 1S18341S1835 BYD33D BYD33G BYD33J BYD33K BYD33M BYV95A BYV95B BYV95C BYT42M FR151FR152FR153FR154FR155FR156FR157 FR151G FR152G FR153G FR154G FR155G FR156G FR157G PR1501/S PR1502/S PR1503/S PR1504/S PR1502/S PR1506/S PR1507/S RGP15A RGP15B RGP15D RGP15G RGP15J RGP15K RGP15M