1. 概述

快恢復二極管（Fast Recovery Diode，FRD）是一種具有快速反向恢復特性的半導體器件，廣泛應用于高頻開(kāi)關(guān)電源、逆變器、電機驅動(dòng)和其他需要快速開(kāi)關(guān)的電路中. 本指南旨在幫助工程師了解FRD的特性、選型方法及其在實(shí)際應用中的注意事項.

2. FRD的基本特性

2.1 反向恢復時(shí)間（trr）

· 定義：從正向導通切換到反向阻斷時(shí)，存儲的少數載流子被清除所需的時(shí)間.

· 重要性：trr 越短，FRD的開(kāi)關(guān)速度越快，適用于高頻應用.

2.2 反向恢復峰值電流（Irr）

· 定義：反向恢復過(guò)程中反向電流的最大值.

· 重要性：Irr越大，反向恢復損耗越高，需根據電路需求選擇合適的FRD.

2.3 反向恢復電荷（Qrr）

· 定義：反向恢復過(guò)程中流動(dòng)的總電荷量。

· 重要性：Qrr 是計算反向恢復損耗的重要參數，影響電路的效率和熱設計.

2.4 正向壓降（VF）

· 定義：FRD在正向導通時(shí)的電壓降。

· 重要性：VF越小，導通損耗越低，適用于高效率電路.

3. FRD的選型方法

3.1 確定工作電壓

· 選擇FRD時(shí)，其最大反向電壓（VR）應高于電路中的最大反向電壓，通常留有20%-30%的裕量.

3.2 確定工作電流

· FRD的額定正向電流（IF）應高于電路中的最大正向電流，通常留有20%-30%的裕量.

3.3 選擇反向恢復時(shí)間

· 根據電路的開(kāi)關(guān)頻率選擇適當的 trr，高頻應用應選擇 trr 較短的FRD.

3.4 考慮熱設計

· 根據FRD的功耗, 熱阻以及工作計算結溫，確保其在安全工作溫度范圍內.

FRD應用中，除開(kāi)正向導通損耗，反向恢復損耗也非常重要. 二極管整體損耗主要由這兩者共同決定. 應用中需要根據實(shí)際情況，來(lái)評估FRD的Trr選擇是否合適.

理想反向恢復波形中，反向恢復產(chǎn)生的損耗：

Psw-off≈Vrp*Irrm*Trr*fsw/2

實(shí)際反向恢復中，Vrp接近于Vr，反向恢復產(chǎn)生的損耗：

Psw-off≈Vr*Irrm*Trr*fsw/2.

不管何種波形，針對高頻應用，需要評估器件整體功耗是否超標，是否有熱失控風(fēng)險.

器件整體功耗：PD=Pon+Poff+Psw-on+Psw-off(其中Poff因為漏電流小，Psw-on因為時(shí)間端，正向壓降小，兩者的功耗幾乎可以忽略，Psw-off需要計算高溫下的數值，溫度越高Trr越大，Psw-off也會(huì )越大)

根據熱阻計算對應溫升：DT=PD*Rthjc

根據器件實(shí)際工作溫度，計算器件結溫：Tj=Tc+DT

確保器件結溫Tj不超過(guò)Tjmax，并有一定余量.

如下兩顆FRD具有相同的電流電壓規格，Trr差異較小，但是反向恢復損耗卻相差較大，在高溫條件下，差距會(huì )進(jìn)一步放大, 由此帶來(lái)的功耗差異也不能忽略.

按照5A/200V，頻率65KHz應用計算反向恢復損耗：

樣品A的反向恢復損耗Psw-off=0.77W

樣品B的反向恢復損耗Psw-off=0.12W

軟恢復和硬恢復

恢復電流恢復太突然時(shí)，它會(huì )產(chǎn)生更多的噪音. 因此，trr 不僅要小，而且需要較緩的恢復. 下面數字1和3在規格中可能看起來(lái)具有相同的 trr，但損耗和噪音都大不相同. 此外，2號在查看規格時(shí)看起來(lái)非常好，但它會(huì )產(chǎn)生很大的噪音.