快恢復(fù)二極管(簡(jiǎn)稱FRD)是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時(shí)間短特點(diǎn)的半導(dǎo)體二極管，主要應(yīng)用于開關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用。 快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通PN結(jié)二極管不同，它屬于PIN結(jié)型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成PIN硅片。因基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，所以快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓(耐壓值)較高。

反向恢復(fù)時(shí)間(tr)的定義：電流通過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。反向恢復(fù)電流的波形如圖1所示。IF為正向電流，IRM為最大反向恢復(fù)電流。Irr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī)定Irr=0.1IRM。當(dāng)t≤t0時(shí)，正向電流I=IF。當(dāng)t>t0時(shí)，由于整流器件上的正向電壓突然變成反向電壓，因此正向電流迅速降低，在t=t1時(shí)刻，I=0。然后整流器件上流過反向電流IR，并且IR逐漸增大;在t=t2時(shí)刻達(dá)到最大反向恢復(fù)電流IRM值。此后受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小，并在t=t3時(shí)刻達(dá)到規(guī)定值Irr。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。

快恢復(fù)二極管(簡(jiǎn)稱FRD)是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時(shí)間短特點(diǎn)的半導(dǎo)體二極管，主要應(yīng)用于開關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用。 快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通PN結(jié)二極管不同，它屬于PIN結(jié)型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成PIN硅片。因基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，所以快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓(耐壓值)較高。

快恢復(fù)二極管是一種半導(dǎo)體器件，用于高頻整流時(shí)具有短的反向恢復(fù)時(shí)間。快速恢復(fù)時(shí)間對(duì)于高頻交流信號(hào)的整流至關(guān)重要。由于具有超高的開關(guān)速度，二極管主要用于整流器中。

傳統(tǒng)二極管的主要問題是具有相當(dāng)長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間。因此，傳統(tǒng)二極管無法進(jìn)行高頻整流。

快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管相似。這些二極管與傳統(tǒng)二極管的結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于存在復(fù)合中心。在快恢復(fù)二極管中，將金(Au)添加到半導(dǎo)體材料中。這會(huì)增加復(fù)合中心的數(shù)量，從而降低載流子的壽命(τ)。

這些二極管使用的半導(dǎo)體材料是砷化鎵(GaAs)。通過在半導(dǎo)體材料中添加金(Au)，恢復(fù)時(shí)間變短(約為0.1納秒)。另一方面，硅的恢復(fù)時(shí)間在1-5納秒之間。因此，很明顯，添加金等材料會(huì)減少恢復(fù)時(shí)間。

快恢復(fù)二極管的工作原理如下：考慮一個(gè)低頻交流信號(hào)，如果在需要低電壓直流的應(yīng)用中使用該信號(hào)，則需要一個(gè)整流器將交流轉(zhuǎn)換為直流。如果我們使用傳統(tǒng)二極管進(jìn)行整流，可能會(huì)有效地進(jìn)行整流。

但是，如果要整流高頻交流信號(hào)，則二極管可能無法正常工作。原因是在低頻情況下，信號(hào)脈沖的寬度較大，即二極管在正半周期和負(fù)半周期之間有足夠的時(shí)間來改變其狀態(tài)。

可以理解為信號(hào)擊打得比較慢。因此，二極管可以輕松地在正半信號(hào)和負(fù)半信號(hào)之間切換。但是，當(dāng)高頻信號(hào)擊打二極管進(jìn)行整流時(shí)，情況就不同了。

當(dāng)信號(hào)頻率增加時(shí)，時(shí)間周期減小，因?yàn)樾盘?hào)頻率與信號(hào)時(shí)間周期成反比。因此，在高頻情況下，脈沖寬度變小。

這導(dǎo)致交流信號(hào)從正半周期迅速變?yōu)樨?fù)半周期。在這種情況下，如果我們要整流這樣的信號(hào)，就需要具有低恢復(fù)時(shí)間的二極管，以便它能夠快速從正半信號(hào)切換到負(fù)半信號(hào)。二極管的整流速度應(yīng)與交流信號(hào)的頻率相匹配。

快恢復(fù)二極管就是用于這種應(yīng)用的。在半導(dǎo)體材料中添加金(Au)會(huì)增加復(fù)合中心的密度。這會(huì)降低載流子的壽命(τ)，使其快速復(fù)合和恢復(fù)。

值得注意的是，二極管的恢復(fù)時(shí)間與載流子的壽命(τ)成正比。因此，載流子的壽命越長(zhǎng)，從正向偏置恢復(fù)所需的時(shí)間就越長(zhǎng)，反之亦然。

因此，通過在半導(dǎo)體中添加這種材料，我們大大提高了二極管的開關(guān)速度，使其可以用于高頻應(yīng)用。它們具有快速的恢復(fù)時(shí)間，因此被稱為快恢復(fù)二極管或快速整流二極管。

什么叫快恢復(fù)整流二極管

快恢復(fù)整流二極管(Fast Recovery Diode)是一種特殊類型的二極管，也被稱為快恢復(fù)肖特基二極管(Fast Recovery Schottky Diode)。它的特點(diǎn)是具有快速恢復(fù)時(shí)間和低反向恢復(fù)電荷。

在開關(guān)電源、電源逆變器和高頻電路等應(yīng)用中，整流二極管被用來將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。普通的整流二極管在導(dǎo)通和截止之間存在恢復(fù)時(shí)間，即當(dāng)二極管從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，需要一段時(shí)間才能完全恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)恢復(fù)時(shí)間會(huì)造成能量損耗和功率浪費(fèi)。

而快恢復(fù)整流二極管通過優(yōu)化PN結(jié)構(gòu)和材料，減小了截止到導(dǎo)通的恢復(fù)時(shí)間，從而減少能量損耗和功率浪費(fèi)。它具有更快的恢復(fù)速度和更低的反向恢復(fù)電荷，能夠快速切換并迅速恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)。

快恢復(fù)整流二極管常用于需要高頻開關(guān)和快速恢復(fù)的電路中，特別是在頻率較高、高效率和低功耗要求的應(yīng)用中。例如，在開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電子變頻器和電子逆變器等領(lǐng)域經(jīng)常使用快恢復(fù)整流二極管來提高性能和效率。

快恢復(fù)二極管的局限性在于我們不能無限增加復(fù)合中心。雖然我們可以添加金原子來創(chuàng)建更多的復(fù)合中心，并通過降低恢復(fù)時(shí)間來增加開關(guān)時(shí)間，但與此同時(shí)，反向電流也會(huì)增加。二極管的反向電流與復(fù)合中心成正比。

快恢復(fù)二極管可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為兩種類型：擴(kuò)散P-N結(jié)二極管和金屬半導(dǎo)體二極管。金屬半導(dǎo)體二極管具有超高的開關(guān)速度，因?yàn)樗鼈儍H涉及多數(shù)載流子，少數(shù)載流子存儲(chǔ)的影響可以忽略不計(jì)。它們還可以根據(jù)最大平均整流電流、封裝類型和工作電壓進(jìn)行分類。

快恢復(fù)二極管的優(yōu)點(diǎn)包括超高的開關(guān)速度、低反向恢復(fù)時(shí)間、與傳統(tǒng)二極管相比的改進(jìn)效率和降低的損耗。然而，缺點(diǎn)是當(dāng)通過添加金來增加復(fù)合中心時(shí)，它們具有較高的反向電流。

快恢復(fù)二極管的應(yīng)用包括整流器(尤其是高頻整流器)、各種工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域的電子電路以及汽車行業(yè)、用于檢測(cè)高頻射頻波的無線電信號(hào)檢測(cè)器，以及模擬和數(shù)字通信電路中用于整流和調(diào)制的目的。快恢復(fù)二極管之所以被稱為快恢復(fù)二極管，是因?yàn)槠浞聪蚧謴?fù)時(shí)間極短，能夠快速從反向模式切換到正向模式。