以下文章來源于汽車功率電子 ，作者木木

1引言

IGBT的續流二極管是個很有意思的東西，對模塊整體的性能影響很大，今天就聊聊它

大家都叫它FRD，因為一般IGBT的續流二極管使用快恢復二極管，它有個很重要的特性——反向恢復，不僅影響二極管的損耗及安全工作狀態，對EMI特性也有很大的影響

先看看什么是二極管的反向恢復

2反向恢復

普通二極管電流由正向變成反向時，不會馬上截止，而是先反向上升一段時間ts，再經過tf下降時間至接近0，trr=ts+tf是二極管的反向恢復時間

IF是反向截止的時候二極管電流的變化過程

原因： 電荷存儲效應，tff是存儲電荷耗盡需要的時間;

影響： 影響開關頻率，增加反向恢復損耗

那么什么是電荷存儲效應?

是個正偏的PN結，在外電場的作用下：

P區空穴向N區擴散，擴散的過程中與電子復合，剛擴散過來的空穴不能馬上與電子復合，濃度較高，接著逐漸變低，反之N區電子向P區擴散，于是

這個時候，空穴在N區積累，電子在P區積累的現象就叫電荷存儲效應

此時加反向電壓，N區空穴和P區電子在電場的作用下移動形成電流，反向恢復過程說白了就是少子消失的過程

需要記住：

空穴在N區時少子，電子在P區也是少子，所以我們說反向恢復過程是少子導電造成的

3PIN二極管

高壓IGBT模塊中的快恢復反向恢復二極管一般是PIN結構的二極管

啥是PIN二極管?

在P和N半導體材料之間加入一層低摻雜的本征半導體層，組成的這種P-I-N結構的二極管就是"PIN 二極管"

一般是P+N-N+結構，中間的摻雜濃度比較低，近似于本征半導體，按工藝分有外延和擴散兩種

低摻雜的本征半導體提升了二極管截止電壓，因此PIN快恢復二極管有以下特征

優點： 耐壓高，幾伏到幾千伏

缺點： 存在少子存儲效應，反向恢復過程時間長，硬度高、正向導通壓降較高

那么我們使用的過程中，對FRD有哪些要求呢

4對FRD的要求

總的來說

反向恢復要快，反向恢復電流峰值Irrm要低

恢復特性要“軟”

為什么?我們看FRD的反向恢復過程

要求快恢復特性很容易理解，可以降低反向恢復損耗，提升開關頻率，最理想的狀態就是沒有反向恢復過程;

主要說軟度

軟度指的是反向恢復電流下降的過程中，即上圖tf時間段內，電流下降的斜率，斜率越大，關斷越硬，反之越軟

關斷太硬的話，一方面由于雜散電感的作用，會在二極管上疊加一個電壓尖峰，硬關斷對二極管是比較危險的;另一方面，電流下降階段斜率過大會產生一定的電流震蕩和電磁干擾(EMI)

因此，對于續流二極管，我們追求快恢復特性和軟關斷特性

5如何優化

怎樣改善快恢復特性和軟關斷特性?

上邊的分析我們知道，反向恢復過程本質上是少子消失的過程，可以通過電子輻射的方式減小少子壽命，從而獲得較短的反向恢復時間，但會增加導通壓降。

另外，還可以通過改進N-層結構的方式提高軟回復特性，同樣會犧牲一部分損耗

也存在一些在PIN基礎上發展成的特殊二極管，如LLD低損耗二極管，發射極注入效率自調整二極管(SPEED)等，摘自論文，沒有深入研究，不做詳述

國際上，Infineon、ABB、RoHM等公司生產的快恢復二極管具有良好的軟恢復特性。