2.1.2 功率二極管的主要類型

電力二極管在許多電力電子電路中都有著廣泛的應(yīng)用。在后面的章節(jié)中將會(huì)看到，電力二極管可以在交流、直流變換電路中作為整流元件，也可以在電感元件的電能需要適當(dāng)釋放的電路中作為續(xù)流元件，還可以在各種變流電路中作為電壓隔離、鉗位或保護(hù)元件。在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同場合的不同要求，選擇不同類型的電力二極管。下面按照正向壓降、反向耐壓、反向漏電流等性能，特別是反向恢復(fù)特性的不同，介紹幾種常用的電力二極管。當(dāng)然，從根本上講，性能上的不同都是由半導(dǎo)體物理結(jié)構(gòu)和工藝上的差別造成的，只不過這些結(jié)構(gòu)和工藝差別不是本書所關(guān)心的主要問題，有興趣的讀者可以參考有關(guān)專門論述半導(dǎo)體物理和器件的文獻(xiàn)。

1. 普通二極管

普通二極管（General Purpose Diode）又稱整流二極管（Rectifier Diode），多用于開關(guān)頻率不高（1kHz以下）的整流電路中。其反向恢復(fù)時(shí)間較長，一般在5μs以上，這在開關(guān)頻率不高時(shí)并不重要，在參數(shù)表中甚至不列出這一參數(shù)。但其正向電流定額和反向電壓定額卻可以達(dá)到很高，分別可達(dá)數(shù)千安和數(shù)千伏以上。

2. 快恢復(fù)二極管

恢復(fù)過程很短，特別是反向恢復(fù)過程很短（一般在5μs以下）的二極管稱為快恢復(fù)二極管（Fast Recovery Diode，F(xiàn)RD），簡稱快速二極管。工藝上多采用了摻金措施，結(jié)構(gòu)上有的采用結(jié)型結(jié)構(gòu)，也有的采用對此加以改進(jìn)的i結(jié)構(gòu)。特別是采用外延型i結(jié)構(gòu)的所謂快恢復(fù)外延二極管（Fast Recovery Epitaxial Diodes，F(xiàn)RED），其反向恢復(fù)時(shí)間更短（可低于50ns），正向壓降也很低（0.9V左右），但其反向耐壓多在1 200V以下。不管是什么結(jié)構(gòu)，快恢復(fù)二極管從性能上可分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個(gè)等級。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100ns以下，甚至達(dá)到20～30ns。

3. 肖特基二極管

以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管稱為肖特基勢壘二極管（Schottky Barrier Diode，SBD），簡稱為肖特基二極管。肖特基二極管在信息電子電路中早就得到了應(yīng)用，但直到20世紀(jì)80年代以來，由于工藝的發(fā)展才得以在電力電子電路中廣泛應(yīng)用。與以結(jié)為基礎(chǔ)的電力二極管相比，肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn)在于：反向恢復(fù)時(shí)間很短（10～40ns），正向恢復(fù)過程中也不會(huì)有明顯的電壓過沖；在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復(fù)二極管。因此，其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還要小，效率高。肖特基二極管的弱點(diǎn)在于：當(dāng)所能承受的反向耐壓提高時(shí)，其正向壓降也會(huì)高得不能滿足要求，因此多用于200V以下的低壓場合；反向漏電流較大且對溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，而且必須更嚴(yán)格地限制其工作溫度。