二極管的反向特性。在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當普通二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，二極管會反向熱擊穿而損壞。


      快恢復二極管的反向恢復特性決定著功率變換器的性能，在雙極功率晶體管的電流下降時間大于1us(開通時間約100ns)時期，二極管的反向恢復在雙極功率晶體管的開通過程中完成，而且雙極功率晶體管達到額定集電極電流的1/2-2/3左右后隨著Ic上升Hfe急劇下降，限制了二極管的反向恢復電流的峰值，在某種意義上，也限剬了di/dt，雙極功率晶體管的開通過程掩蓋了二極管的反向恢復特性，因而對二極管的反向恢復僅僅是反向恢復時間提出要求。隨著功率半導體器件的開關(guān)速度提高，特別是Power MOSFET、高速IGBT的出現(xiàn)，不僅開通速度快(可以在數(shù)十納秒內(nèi)將MOSFET徹底導通或關(guān)斷)，而且在額定驅(qū)動條件下，其漏極/集電極電流可以達到額定值的5-10倍，使MOS或IGBT在開通過程中產(chǎn)生高的反向恢復峰值電流IRRM，同時MOS或IGBT在開通過程結(jié)束后二極管的反向恢復過程仍然存在，使二極管的反向恢復特性完全暴露出來，高的IRRM、di/dt使開關(guān)管和快速二極管本身受到高峰值電流沖擊并產(chǎn)生較高的EMT。因而對二極管的反向恢復特性不僅僅限于反向恢復時間短，而且要求反向恢復電流峰值盡可能低，反向恢復電流的下降，上升的速率盡可能低，即超快、超軟以降低開關(guān)過程中反向恢復電流對開關(guān)電流的沖擊，減小開關(guān)過程的EMI。


     當快恢復二極管正向?qū)娏鲿r，將從陽極和陰極注入大量載流子，并在基區(qū)以少數(shù)載流子的形式儲存電荷，即從陽極注入的空穴以少子的形式在基區(qū)存儲電荷。但當電路中導通的快恢復二極管因外加反向電壓使其換向時，要實現(xiàn)快恢復二極管的“斷態(tài)”，必須把快恢復二極管導通時在基區(qū)儲存的大量少數(shù)戴流子完全抽出或者中和掉，這就需要一定時間才能使快恢復二極管恢復反向阻斷能力，這時間就定為快恢復二極管的反向恢復時間trr。


     如圖1所示，由圖可見，快恢復二極管的主要關(guān)斷特性參數(shù)為：反向恢復時間trr，反向峰值電流IRRM，反向恢復電荷Qrr以及反向電流衰減率（dirr/dt），圖亦顯示了快恢復二極管從正向?qū)ǖ椒聪蚧謴偷娜^程，圖中，反向恢復時間trr=ta+tb，ta表示少數(shù)戴流子的存儲時間，而tb表示少數(shù)戴流子的復合時間，而且trr應(yīng)盡量短，這就是超快恢復的要求，且ta應(yīng)盡量小于tb，ta期間快恢復二極管還沒有恢復反向阻斷能力，器件加不了反向電壓，而tb期間，反向阻斷能力開始恢復，這段時間內(nèi)反向電流恢復率（dirr/dt）連同電路中的寄生電感將產(chǎn)生過電壓尖峰和高頻干擾電壓，dirr/dt越高（即硬恢復）對快恢復二極管本身和與其并聯(lián)的開關(guān)器件所作用的附加電應(yīng)力就越大，有時甚至使開關(guān)器件損壞，必須引起注意。而緩慢的反向電流恢復率dirr/dt（即軟恢復）是最合乎需要的特性曲線，通常用軟度因子S=tb/ta來表示器件的反向恢復曲線的軟度，因此，選用反向恢復時間trr短，反向峰值電流IRM小，反向恢復電荷Qrr小以及反向恢復特性軟的FRED管是逆變電路中最合適的，同時也可降低逆變電路中快恢復二極管和開關(guān)器件的功耗。

圖1 FRED導通和關(guān)斷期間的電流、電壓波形圖