一種新型超快速軟恢復(fù)外延二極管

3.1.軟恢復(fù)

所謂的軟恢復(fù)指的是在二極管反向恢復(fù)的過程中，電壓，電流的變化是平緩的，沒有出現(xiàn)任何振蕩或過沖現(xiàn)象。軟恢復(fù)的特征可以通過與常規(guī)的二極管恢復(fù)進(jìn)行對比來更好理解。

圖3 DQ二極管的軟恢復(fù)特性

具有軟恢復(fù)的二極管在開關(guān)電路中的應(yīng)用，將不需要任何的吸收，而且不會產(chǎn)生EMI問題。這對用戶而言，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和降低成本。

3.2.超快恢復(fù)

從上圖可以看出，根據(jù)trr的定義，軟恢復(fù)二極管的t_rr一般情況都會比傳統(tǒng)的FRED大些。傳統(tǒng)的超快FRED是片面追求小t_rr的而使FRED在恢復(fù)的過程中出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。常規(guī)上超快恢復(fù)的目的就是降低二極管的反向恢復(fù)損耗而使管子用在盡量高的頻率。所以真正理解超快恢復(fù)應(yīng)該需要Q_rr和t_rr同時(shí)考慮。

圖4 多種具有軟恢復(fù)特性的二極管對比

上圖的測試數(shù)據(jù)可以體現(xiàn)出DQ二極管的快速恢復(fù)的特性，具有更小的Q_rr和t_rr。

快速的反向恢復(fù)可以降低二極管本身的損耗，也可以降低對應(yīng)IGBT/MOSFE的開通損耗E_on。

下表是APT8DQ60K的動態(tài)參數(shù)以及測試條件。常溫條件下小電流注入時(shí)t_rr=14nS，大電流注入時(shí)t_rr=19nS。這些參數(shù)足夠與其它所謂超快非軟恢復(fù)的二極管媲美。

表1 APT8DQ60K的動態(tài)參數(shù)列表

3.3.低I_RRM

從上面圖3，圖4兩個(gè)對比測試波形來看，Microsemi公司的DQ系列的產(chǎn)品與傳統(tǒng)的FRED對比而言，軟恢復(fù)的I_RRM小許多。小的I_RRM意味更小的電流應(yīng)力和更小的Q_rr值，同樣意味著對應(yīng)的IGBT/MOSFET有更小的開通損耗E_on和電流應(yīng)力。

3.4.高T_J

更高的T_J意味芯片帶載的能力更強(qiáng)。從二極管的額定電流的定義可以知道，用戶通過同樣的熱設(shè)計(jì)來獲得同樣的殼溫T_C，可以有更大的裕量。從下面的示例來看，APT8DQ60K在常規(guī)的殼溫T_C=100⁰C條件下，I_FAV應(yīng)該是11A。

圖5 二極管的I_FAV與T_C關(guān)系曲線

3.5.高雪崩耐量E_AVL

雪崩耐量可以通過如下的UIS測試電路：

圖6 二極管UIS測試電路

這個(gè)測試基本可以模擬電路中由于漏感引起的電壓尖峰的情況。APT8DQ60K的UIS測試情況如下：

圖7 APT8DQ60K的雪崩耐量測試數(shù)據(jù)

從上圖可以看出，600V的管子經(jīng)受將近800V的電壓尖峰之后，仍然可以正常工作。經(jīng)過計(jì)算可得。為保證器件長期安全運(yùn)作，這個(gè)數(shù)值在規(guī)格書中降低定為60mJ。

3.6.低漏電流I_R

對很多用戶來講，大都不會注意這個(gè)數(shù)值，是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的二極管的漏電流都是uA級別，對客戶的損耗影響不大。但是某些二極管在高溫，如T_J=125⁰C情況下，漏電流達(dá)到mA級別，這個(gè)時(shí)候就需要考慮其損耗。