軟恢復(fù)二極管新進(jìn)展

1、軟恢復(fù)二極管新進(jìn)展——擴(kuò)散型雙基區(qū)二極管張海濤張斌（清華大學(xué)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(kuò)散型雙基區(qū)結(jié)構(gòu)的快速軟恢復(fù)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(kuò)散形成的較重?fù)诫s的N區(qū)（緩沖基區(qū)）兩部分組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該二極管的反向恢復(fù)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(guān)鍵詞：二極管快速軟恢復(fù)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(yīng)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(guò)正向大電流密度的情況下，由于基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，正向壓降較小。為了提高耐壓，傳統(tǒng)PIN二極管采用深擴(kuò)散緩變結(jié)構(gòu)，造成關(guān)斷前存在著大量存貯電荷使得反向恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)；為了減小壓降，這種高壓二極管通常又需要設(shè)計(jì)成基區(qū)穿通結(jié)構(gòu)

5、，以減薄基區(qū)，從而使得反向恢復(fù)特性更硬，越來(lái)越不適應(yīng)電力電子技術(shù)的發(fā)展。為了縮短二極管的反向恢復(fù)時(shí)間，提高反向恢復(fù)軟度，同時(shí)使得二極管具有較高的耐壓，在傳統(tǒng)PIN二極管的基礎(chǔ)上，增加（1）當(dāng)t=t0時(shí)，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(shí)刻后，正向壓降稍有下降，但仍處于正向偏置，電流開(kāi)始反向流通，形成反向恢復(fù)電流irr。t0到t1稱為少數(shù)載流子存儲(chǔ)時(shí)間ta，這期間，一部分內(nèi)部?jī)?chǔ)存電荷通過(guò)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(jié)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(kāi)關(guān)器件中的功率耗散很高，這是因?yàn)楣β书_(kāi)關(guān)器件在承受電路滿電壓的同時(shí)，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(dāng)大的。在tt1之后，空間電荷區(qū)開(kāi)始建立，少數(shù)載流子通過(guò)復(fù)合而消失，反向恢復(fù)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(dòng)勢(shì)，這個(gè)電勢(shì)與電源電壓一起加在二

7、極管及與其反并聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)器件上，所以二極管及功率開(kāi)關(guān)器件承受很高的反向電壓VRM。從t1到t2這段時(shí)間稱為復(fù)合時(shí)間tb，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，t2由電流在0.9IRM與0.25IRM處的連線在時(shí)間軸上的交點(diǎn)決定。從t0到t2這段時(shí)間稱為反向恢復(fù)時(shí)間trr，tb與ta之比即為二極管的軟度因子S?？梢?jiàn)，t1之后二極管基區(qū)剩余越多的少數(shù)載流子，即復(fù)合時(shí)間tb越長(zhǎng)，二極管的軟度因子就越大。2.2反向恢復(fù)參數(shù)分析通常用軟度因子S（Softnessfac