功率二极管10-反向恢复时间

请参阅下图。如果突然对正向偏电压状态下的二极管施加反向偏电压，二极管将经由电阻几乎为0的状态后，转移到原来的高电阻状态。我们称该过渡状态期间为反向恢复时间，这是开关时间的一种。一般整流二极管的反向恢复时间单位为μsec、高速二极管FRD（Fast Recovery Diode）为1/5到1/10以下，特别高速二极管的反向恢复时间单位为10毫微秒。

由于二极管只有两个端子，不能够像晶体管那样使用基极和门极端子控制开关时间。因此，当工作频率较高时，必须选用高速二极管。

SBD和FRD的区别

像上述说明那样，SBD和FRD的芯片结构不同。因此工作原理也不同。但是，SBD的耐压结构所采用的护圈是PN二极管，并且某些SBD的芯片上集成有FRD。换而言之，大多数 SBD兼有FRD的特性，因此在下述的说明中不区分SBD和FRD。200V左右是区分SBD和FRD的界限，低于200V的是SBD，高于200V的是FRD。

自举电路

半桥路驱动电路中，高侧是自举电路。如果想要用20kHz的频率驱动该电路，使用上述反向恢复时间为10μs的二极管时，电容器中不会有电荷蓄积。这个例子表明如果反向恢复时间长，会有「不工作」的电路存在。

晶体管开通时（时间轴放大）

晶体管中流动的电流原本经由电感向负荷流动，在二极管的反向恢复期间内会流入二极管，引起电源短路。此时由于晶体管正在向开通状态移动，所以电压尚未完全降下来。因此，电流、电压都很大，所以损耗（电流、电压的乘积）也很大。

在这个示例中，二极管的反向恢复对开关晶体管的损耗影响较大，可以说这一因素是关键性因素。通过增大电路电阻抗，或降低晶体管的开通速度，可以减少该损耗。但是，这对电路会有不良的影响。因此，更好的降低损耗的办法是采用反向恢复速度快的二极管。

反向恢复损耗的计算

因为f是工作频率，所以损耗与频率成比例增加。让我们使用反向恢复时间为30ns的FCU10A30（10A 300V TO-220整套封装）实际计算一下损耗。在IFM=5A、di/dt＝50A/μs、VRM＝300V的工作

条件下，Tj＝100℃时测量所得的ta、tb分别为22ns和12ns。频率和反向恢复时间的关系如下。

反向恢复时间是在25℃的条件下规定的时间。即使数值相同，两个二极管所发出的杂波并不相同。有如下两点，一是反向恢复是否柔和，另一个是实际使用时的高温，例如100℃时的反向恢复特性如何变化。这些从数据表中无法知道。从照片中可以知道，二极管的开关杂波即使在高速二极管中也仅为10ns和100ns等级的现象。从频率的角度看相当于10MHz到100MHz的频率。由于这与EMC问题紧密相关，二极管的厂商都在下功夫尽量控制杂波。由于需要严格的杂波对策，应该在实际工作状态下，并且在温度饱和以后评价哪个二极管的杂波较少。

下面是比较二极管的开关杂波之差程度如何的示例。这是一个非常极端的例子，从中马上可以了解到，如果在不知道的情况下使用了杂波较大的二极管，后果会有多么严重。顺便提一下，两个数据表上所示的反向恢复时间相同。