Что такое быстровосстанавливающийся диод?

Что такое быстровосстанавливающийся диод?

Быстровосстанавливающийся диод (БРД) — это диод с pn-переходом, предназначенный для быстрого переключения, с возможностями, значительно превосходящими возможности стандартных выпрямительных диодов в высокочастотных приложениях в диапазоне от нескольких кГц до 100 кГц. В отличие от обычных выпрямительных диодов, оптимизированных для частот ниже 500 Гц, БРД имеют значительно более короткое время обратного восстановления (trr), переходя из включенного состояния в выключенное состояние всего за 50–100 нс по сравнению с 5–10 мкс для стандартных выпрямителей.

Использование быстровосстанавливающихся диодов

Быстровосстанавливающиеся диоды являются неотъемлемой частью схем коррекции коэффициента мощности (PFC) в импульсных источниках питания, направленных на минимизацию помех высокочастотного тока. Эти схемы, состоящие из диода, индуктора и MOSFET, полагаются на FRD для смягчения тока восстановления и шума переключения во время непрерывной работы. FRD также используются в преобразователях переменного тока в постоянный и инверторных схемах из-за их эффективности при высокоскоростном переключении.

Структура быстровосстанавливающихся диодов

БПФР имеют общую структуру PN-перехода с выпрямительными диодами, где анод подключается к слою P, а катод — к слою N, что позволяет току течь только в прямом направлении. Инновации в конструкции БПФР, такие как ловушки носителей вблизи PN-перехода посредством облучения электронным пучком или диффузии благородных металлов, ускоряют перемещение дырок через слой N, эффективно снижая trr.

Принцип работы быстровосстанавливающихся диодов

Принцип, лежащий в основе FRD, заключается в управлении движением дырок и электронов при внезапном приложении обратного смещения. Это движение создает ток восстановления, текущий в направлении, противоположном прямому току, который прекращается после формирования обедненного слоя, останавливая ток восстановления. Конструкция FRD направлена ​​не только на сокращение trr, но и на обеспечение постепенного восстановления тока, чтобы избежать шума из-за внезапной конвергенции или звона.

Как выбрать быстровосстанавливающиеся диоды

При выборе диодов важно различать четыре основных типа: быстровосстанавливающиеся, универсальные, переключающиеся и диоды с барьером Шоттки, каждый из которых обладает уникальными характеристиками, подходящими для различных областей применения:

1. Быстровосстанавливающиеся диоды

Характеристики: низкий trr и высокое выдерживаемое напряжение, обычно около 800 В, со стандартным падением прямого напряжения (VF) приблизительно 2 В, хотя более новые модели имеют более низкое VF.

2. Тип общего назначения

Используемые в диодных мостах для выпрямления и защиты от перегрузки по току, эти диоды имеют стандартное VF около 1 В и предназначены для выпрямления сетевого электричества (50/60 Гц).

3. Тип переключения

Подходит для импульсных источников питания, предлагая VF, схожий с типами общего назначения, но с более быстрым trr, хотя и не таким быстрым, как FRD или диоды Шоттки.

4. Диод с барьером Шоттки

Известен быстрым переключением и низким VF, около 0,8 В при больших токах (10 А) и 0,5 В при нескольких амперах. Однако их значительный обратный ток утечки может привести к тепловому разгону.