快恢復二極管(Fast Recovery Diode，FRD)是一種具有快速反向恢復特性的半導體器件，廣泛應用于高頻開關電源、逆變器、電機驅動和其他需要快速開關的電路中。

本指南旨在幫助工程師了解FRD的特性、選型方法及其在實際應用中的注意事項。

FRD的基本特性

01 反向恢復時間(trr)

定義: 從正向導通切換到反向阻斷時，存儲的少數載流子被清除所需的時間。

重要性: trr 越短，FRD的開關速度越快，適用于高頻應用。

02 反向恢復峰值電流(Irr)

定義: 反向恢復過程中反向電流的最大值。

重要性: Irr越大，反向恢復損耗越高，需根據電路需求選擇合適的FRD。

03 反向恢復電荷(Qrr)

定義: 反向恢復過程中流動的總電荷量。

重要性: Qrr 是計算反向恢復損耗的重要參數，影響電路的效率和熱設計。

04 正向壓降(VF)

定義: FRD在正向導通時的電壓降。

重要性: VF越小，導通損耗越低，適用于高效率電路。

FRD的選型方法

01確定工作電壓：選擇FRD時，其最大反向電壓(VR)應高于電路中的最大反向電壓，通常留有20%-30%的裕量。

02 確定工作電流：FRD的額定正向電流(IF)應高于電路中的最大正向電流，通常留有20%-30%的裕量。

03 選擇反向恢復時間：根據電路的開關頻率選擇適當的trr，高頻應用應選擇trr較短的FRD。

04 考慮熱設計：根據FRD的功耗, 熱阻以及工作溫度計算結溫，確保其在安全工作溫度范圍內。

實際應用

01損耗計算

FRD應用中，除開正向導通損耗，反向恢復損耗也非常重要。二極管整體損耗主要由這兩者共同決定。在應用中需要根據實際情況，來評估FRD的Trr選擇是否合適。

理想反向恢復波形中，反向恢復產生的損耗

Psw-off≈Vrp*Irrm*Trr*fsw/2

在實際反向恢復中，Vrp接近于Vr，反向恢復產生的損耗

Psw-off≈Vr*Irrm*Trr*fsw/2

不管何種波形，針對高頻應用，需要評估器件整體功耗是否超標，是否有熱失控風險。

器件整體功耗：

PD=Pon+Poff+Psw-on+Psw-off

(其中Poff因為漏電流小，Psw-on因為時間短，正向壓降小，兩者的功耗幾乎可以忽略，Psw-off需要計算高溫下的數值，溫度越高Trr越大，Psw-off也會越大)

根據熱阻計算對應溫升：DT=PD*Rthjc

根據器件實際工作溫度，計算器件結溫：Tj=Tc+DT

確保器件結溫Tj不超過Tjmax，并有一定余量。

如下兩顆FRD具有相同的電流電壓規格，Trr差異較小，但是反向恢復損耗卻相差較大，在高溫條件下，差距會進一步放大, 由此帶來的功耗差異也不能忽略。

按照5A/200V，頻率65KHz應用計算反向恢復損耗： 樣品A的反向恢復損耗：Psw-off=0.77W 樣品B的反向恢復損耗：Psw-off=0.12W

02軟恢復和硬恢復

恢復電流恢復太突然時，它會產生更多的噪音. 因此，trr不僅要小，而且需要較緩的恢復。下面數字1和3在規格中可能看起來具有相同的trr，但損耗和噪音都大不相同。此外，2號在查看規格時看起來非常好，但它會產生很大的噪音。

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