快恢復二極體
開關電源中的半導體二極體
快恢復二極體(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體,主要應用於開關電源、PWM脈寬調製器、變頻器等電子電路中,作為高頻整流二極體、續流二極體或阻尼二極體使用。快恢復二極體的內部結構與普通PN結二極體不同,它屬於PIN結型二極體,即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區I,構成PIN矽片。因基區很薄,反向恢複電荷很小,所以快恢復二極體的反向恢復時間較短,正向壓降較低,反向擊穿電壓(耐壓值)較高。
採用TO–220或TO–3P封裝的大功率快恢復二極體,有單管和雙管之分。雙管的管腳引出方式又分為共陽和共陰。
應用拓撲結構:
FRD 應用拓撲
快恢復二極體
快恢復二極體
幾十安的快恢復二極體一般採用TO-3P金屬殼封裝。更大容量(幾百安~幾千安)的管子則採用螺栓型或平板型封裝形式。
測量電路如圖3。由直流電流源供規定的IF,脈衝發生器經過隔直電容器C加脈衝信號,利用電子示波器觀察到的trr值,即是從I=0的時刻到IR=Irr時刻所經歷的時間。設器件內部的反向恢電荷為Qrr,有關係式:
trr≈2Qrr/IRM (5.3.1)
由式(5.3.1)可知,當IRM為一定時,反向恢複電荷愈小,反向恢復時間就愈短。
在業餘條件下,利用萬用表能檢測快恢復、超快恢復二極體的單嚮導電性,以及內部有無開路、短路故障,並能測出正嚮導通壓降。若配以兆歐表,還能測量反向擊穿電壓。實例:測量一隻C90-02超快恢復二極體,其主要參數為:trr=35ns,Id=5A,IFSM=50A,VRM=700V。外型同圖(a)。將500型萬用表撥至R×1檔,讀出正向電阻為6.4Ω,n′=19.5格;反向電阻則為無窮大。進一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。證明管子是好的。
1)有些單管,共三個引腳,中間的為空腳,一般在出廠時剪掉,但也有不剪的。
2)若對管中有一隻管子損壞,則可作為單管使用。
3)測正嚮導通壓降時,必須使用R×1檔。若用R×1k檔,因測試電流太小,遠低於管子的正常工作電流,故測出的VF值將明顯偏低。在上面例子中,如果選擇R×1k檔測量,正向電阻就等於2.2kΩ,此時n′=9格。由此計算出的VF值僅0.27V,遠低於正常值(0.6V)。
快恢復二極體是指反向恢復時間很短的二極體(5us以下),工藝上多採用摻金措施,結構上有採用PN結型結構,有的採用改進的PIN結構。其正向壓降高於普通二極體(1-2V),反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數百納秒或更長,後者則在100納秒以下。
肖特基二極體是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極體,簡稱肖特基二極體(Schottky Barrier Diode),具有正向壓降低(0.4--0.5V)、反向恢復時間很短(10-40納秒),而且反向漏電流較大,耐壓低,一般低於150V,多用於低電壓場合。
這兩種管子通常用於開關電源。
肖特基二極體和快恢復二極體區別:前者的恢復時間比後者小一百倍左右,前者的反向恢復時間大約為幾納秒~!
前者的優點還有低功耗,大電流,超高速~!電氣特性當然都是二極體阿~!
快恢復二極體在製造工藝上採用摻金。
肖特基二極體:反向耐壓值較低40V-50V,通態壓降0.3-0.6V,小於10nS的反向恢復時間。它是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極體。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外,還可以採用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料採用硅或砷化鎵,多為N型半導體。這種器件是由多數載流子導電的,所以,其反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由於肖特基二極體中少數載流子的存貯效應甚微,所以其頻率響僅為RC時間常數限制,因而,它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。並且,MIS(金屬-絕緣體-半導體)肖特基二極體可以用來製作太陽能電池或發光二極體。
快恢復二極體:有0.8-1.1V的正嚮導通壓降,35-85nS的反向恢復時間,在導通和截止之間迅速轉換,提高了器件的使用頻率並改善了波形。快恢復二極體在製造工藝上採用摻金,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。目前快恢復二極體主要應用在逆變電源中做整流元件.
通常,5~20A的快恢復二極體採用TO-220FP塑料封裝,20A以上的大功率快恢復二極體採用頂部帶金屬散熱片的TO-3P塑料封裝,5A一下的快恢復二極體則採用DO-41,DO-15,或D0-27等規格塑料封裝。
型號 | 品牌 | 額定電流 | 額定電壓 | 反向恢復時間 | 封裝極性 |
IN5817 | GJ | 1A | 20V | 10ns | |
IN5819 | GJ | 1A | 40V | 10ns | |
IN5819 | MOT | 1A | 40V | 10ns | |
IN5822 | MOT | 3A | 40V | 10ns | |
21D-06 | FUI | 3A | 60V | 10ns | |
SBR360 | GI | 3A | 60V | 10ns | |
C81-004 | FUI | 3A | 40V | 10ns | |
8TQ080 | IR | 8A | 80V | 10ns | 單管 |
MBR1045 | MOT | 10A | 45V | 10ns | 單管 |
MBR1545CT | MOT | 15A | 45V | 10ns | 雙管 |
MBR1654 | MOT | 16A | 45V | 10ns | 雙管 |
16CTQ100 | IR | 16A | 100V | 10ns | 雙管 |
MBR2035CT | MOT | 20A | 35V | 10ns | 雙管 |
MBR2045CT | MOT | 20A | 45V | 10ns | 雙管 |
MBR2060CT | MOT | 20A | 60V | 10ns | 雙管 |
MBR20100CT | IR | 20A | 100V | 10ns | 雙管 |
025CTQ045 | IR | 25A | 45V | 10ns | 雙管 |
30CTQ045 | IR | 30A | 45V | 10ns | 雙管 |
C85-009* | FUI | 20A | 90V | 10ns | 雙管 |
D83-004* | FUI | 30A | 40V | 10ns | 雙管 |
D83-009* | FUI | 30A | 90V | 10ns | 雙管 |
MBR4060* | IR | 40A | 60V | 10ns | 雙管 |
MBR30045 | MOT | 300A | 45V | 10ns | |
MUR120 | MOT | 1A | 200V | 35ns | |
MUR160 | MOT | 1A | 600V | 35ns | |
MUR180 | MOT | 1A | 800V | 35ns | |
MUR460 | MOT | 4A | 600V | 35ns | |
BYV95 | PHI | 1.5A | 1000V | 250ns | |
BYV27-50 | PHI | 2A | 55V | 25ns | |
BYV927-100 | PHI | 2A | 100V | 25ns | |
BYV927-300 | PHI | 2A | 300V | 25ns | |
BYW76 | PHI | 3A | 1000V | 200ns | |
BYT56G | PHI | 3A | 600V | 100ns | |
BYT56M | PHI | 3A | 1000V | 100ns | |
BYV26C | PHI | 1A | 600V | 30ns | |
BYV26E | PHI | 1A | 1000V | 30ns | |
FR607 | GI | 6A | 1000V | 200ns | |
MUR8100 | MOT | 8A | 1000V | 35ns | 單管 |
HFA15TB60 | IR | 15A | 600V | 35ns | 單管 |
HFA25TB60 | IR | 25A | 600V | 35ns | 單管 |
MUR30100 | HAR | 30A | 1000V | 35ns | 單管 |
MUR30120 | HAR | 30A | 1200V | 35ns | 單管 |
MUR1620 | PHI | 16A | 200V | 35ns | 雙管 |
MUR1620CT | MOT | 16A | 200V | 35ns | 雙管 |
MUR1620P | MOT | 16A | 200V | 35ns | 雙管 |
MUR1660CT | MOT | 16A | 600V | 35ns | 雙管 |
HFA16TA600 | IR | 16A | 600V | 35ns | 雙管 |
MUR3030 | GI | 30A | 300V | 35ns | 雙管 |
MUR3040 | MOT | 30A | 400V | 35ns | 雙管 |
MUR3060 | MOT | 30A | 600V | 35ns | 雙管 |
HFA30TA600 | IR | 30A | 600V | 35ns | 雙管 |
MUR20040 | MOT | 200A | 400V | 35ns | 雙管 |
B92M-02 | FUI | 20A | 200V | 35ns | 單管 |
C92-02 | FUI | 20A | 200V | 35ns | 雙管 |
D92M-02 | FUI | 30A | 200V | 35ns | 雙管 |
D92M-03 | FUI | 30A | 300V | 35ns | 雙管 |
DSE130-06 | DSET | 30A | 600V | 35ns | 雙管 |
DSE160-06 | DSET | 60A | 600V | 35ns | 雙管 |