什么是二极管反向恢复时间(trr)?

即使施加在二极管上的电压从正向变为反向,它也不会立即关断。从ON到OFF的转变需要一定的时间。在该转变所需的时间中,电流沿相反方向流动的时间称为反向恢复时间(trr)。

图1:pn结二极管开关转换期间的电流和电压
图1:pn结二极管开关转换期间的电流和电压

东芝拥有可缩短这一时间的快速恢复二极管(FRD)和一些开关二极管。东芝的FRD产品包括超快整流二极管(S-FRD)和高效整流二极管(HED)。另外,肖特基势垒二极管(SBD)是不使用少数载流子的单极器件,因此原则上不存在反向恢复时间。

在pn结二极管等双极器件中,当器件导通时,作为p型半导体中少数载流子的电子以及作为n型半导体中少数载流子的空穴充当电流的载流子。(详细内容请参考e-learning《肖特基势垒二极管基础知识1-3.pn结》)

肖特基势垒二极管基础知识1-3. pn结

另外,在pn结二极管中,当二极管导通时,通过在低杂质浓度层中积累多余的载流子来降低导通电阻。 (详细内容请参考e-learning《肖特基势垒二极管基础知识2-3.电导率调制》)

肖特基势垒二极管基础知识2-3.电导率调制

当从导通状态转变为关断状态时,必须释放储存的电荷(载流子)。为此,需经过一段反向恢复时间,即释放这些载流子所需的时间。
当在时间t0时,二极管开始从导通状态转变为关断状态。由于二极管处于导电状态,少数载流子返回原来的区域或复合,寄生电容中积聚的电荷发生放电,电流减小至零,进一步变为负值。这种反向电流称为反向恢复电流。该电流的峰值为Irr。当电流达到这种峰值电流时,二极管的电压也变为零。此时,二极管处于非导通状态。少数载流子仍然存在。由于这些少数载流子无法返回到耗尽层之外,因此它们只能通过复合而消失。因此,峰值后的时间取决于寿命。

在FRD和HED中,通过将铂(Pt)等重金属嵌入漂移区,在施加反向偏压时产生晶体缺陷并捕获少数载流子,从而缩短反向恢复时间。
肖特基势垒二极管(SBD)是一种不使用少数载流子进行电流传输的单极器件,反向恢复时间几乎为零。硅肖特基势垒二极管(SBD)的绝缘强度最高可达60V,而作为宽禁带(WBG)半导体器件的碳化硅肖特基势垒二极管(SiC SBD)具有高介电击穿强度,其绝缘强度最高可达650V。
如今,对日益小型化和轻型化的电子元件的需求正在增长。解决方案之一就是提高电源的开关频率。这有助于减小变压器的尺寸。

因此,需降低它们的开关损耗,这使得提高二极管的反向恢复特性比以往任何时候都更加重要。
东芝提供适合此应用的650V碳化硅肖特基势垒二极管(SiC SBD)。

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关于反向恢复时间的信息请参考以下内容。

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