軟恢復二極管新進展

1、軟恢復二極管新進展——擴散型雙基區(qū)二極管張海濤張斌（清華大學電力電子廠）（北京1021信箱402室，北京102201）摘要：本文介紹了一種采用擴散型雙基區(qū)結構的快速軟恢復二極管。二極管基區(qū)由傳統(tǒng)的輕摻雜襯底基區(qū)N與擴散形成的較重摻雜的N區(qū)（緩沖基區(qū)）兩部分組成。實驗結果表明，該二極管的反向恢復軟度因子提高到了1.0左右，較傳統(tǒng)的PIN二極管有了較大改善。關鍵詞：二極管快速軟恢復NewDevelopmentofSoftRecoveryDi

2、ode：DiodewithDoubleBaseRegionsbytheDiffusionZhangHaitaoZhangBin(PowerElectronicsFactyofTsinghuaUniversity)(P.O.Box.1021BeijingChinaPostCode:102201)Abstract:Thispaperintroducesafastsoftrecoverydiodewithdoublebaseregionsby

3、diffusion.Thebasedesignofthediodeconsistsoftworegions:conventionallightlydopedsubstrateN－ameheavilydopedregionN(bufferingregion)bythediffusion.Theresultsoftestindicatethatthereverserecoverysoftnessofthediodesisincreasedt

4、oabout1.0ismeimprovedthantheconventionalPINdiode.Keywds:diodefastsoftrecovery1引言廣泛應用于功率電路中的PIN二極管具有較高的反向耐壓，而且在通過正向大電流密度的情況下，由于基區(qū)電導調制效應，正向壓降較小。為了提高耐壓，傳統(tǒng)PIN二極管采用深擴散緩變結構，造成關斷前存在著大量存貯電荷使得反向恢復時間延長；為了減小壓降，這種高壓二極管通常又需要設計成基區(qū)穿通結構

5、，以減薄基區(qū)，從而使得反向恢復特性更硬，越來越不適應電力電子技術的發(fā)展。為了縮短二極管的反向恢復時間，提高反向恢復軟度，同時使得二極管具有較高的耐壓，在傳統(tǒng)PIN二極管的基礎上，增加（1）當t=t0時，二極管中的電流降至0。在這之前二極管處于正向偏置，電流為正向電流。在t0時刻后，正向壓降稍有下降，但仍處于正向偏置，電流開始反向流通，形成反向恢復電流irr。t0到t1稱為少數(shù)載流子存儲時間ta，這期間，一部分內(nèi)部儲存電荷通過反向被快速抽

6、出，二極管反向電流從零上升至其峰值IRM，PN結電壓則略有一些減小但仍是正向的。由于二極管上的低電壓，ta期間二極管上功率損耗很小。然而，開關器件中的功率耗散很高，這是因為功率開關器件在承受電路滿電壓的同時，還承載了全部的二極管反向電流，而ta期間二極管的反向電流是相當大的。在tt1之后，空間電荷區(qū)開始建立，少數(shù)載流子通過復合而消失，反向恢復電流迅速下降，下降速率為dirrdt，在線路電感中產(chǎn)生較高的電動勢，這個電勢與電源電壓一起加在二

7、極管及與其反并聯(lián)的功率開關器件上，所以二極管及功率開關器件承受很高的反向電壓VRM。從t1到t2這段時間稱為復合時間tb，測試標準規(guī)定，t2由電流在0.9IRM與0.25IRM處的連線在時間軸上的交點決定。從t0到t2這段時間稱為反向恢復時間trr，tb與ta之比即為二極管的軟度因子S。可見，t1之后二極管基區(qū)剩余越多的少數(shù)載流子，即復合時間tb越長，二極管的軟度因子就越大。2.2反向恢復參數(shù)分析通常用軟度因子S（Softnessfac