快恢復(fù)二極管的反向漏電流
快恢復(fù)二極管(FRD)它具有超快的開關(guān)速度、超低的反向漏電流和超軟恢復(fù)的優(yōu)越性能。
功率快恢復(fù)二極管各參數(shù)之間存在著折衷關(guān)系，主要是正向?qū)ㄌ匦浴⒎聪蚧謴?fù)特性，及反向擊穿特性等之間各參數(shù)的矛盾主要的性能參數(shù)包括正向壓降、反向峰值電流、反向恢復(fù)時(shí)間、軟度因子、阻斷電壓、漏電流。我們只能在各參數(shù)之間取其折衷而無法實(shí)現(xiàn)所有特性參數(shù)的最優(yōu)值，在取得一項(xiàng)或幾項(xiàng)參數(shù)優(yōu)化的同時(shí)，不過多犧牲其它參數(shù)，實(shí)現(xiàn)器件綜合性能在一定方向上的優(yōu)化。
1. 反向出電流
實(shí)際快恢復(fù)二極管，由于耗盡區(qū)外邊緣擴(kuò)散長(zhǎng)度以內(nèi)載流子的擴(kuò)散以及耗盡層內(nèi)載流子的空間產(chǎn)生，總是會(huì)有微小的電流，這就是器件的反向漏電流IR，它決定著二極管反向工作時(shí)的功率損耗。一般來說，漏電流由反向擴(kuò)散電流ID、表面漏電流IS和空間電荷區(qū)產(chǎn)生電流IG三部分組成，如式1所示：
(1) 由于處理功率較高，F(xiàn)RD的結(jié)面積和厚度要明顯大于普通二極管，所以漏電也明顯很大。因?yàn)槁╇娏餮芯康闹饕獙?duì)象是考慮空間電荷區(qū)產(chǎn)生電流比，所以漏電流一般是在結(jié)溫125℃或150℃的高溫條件下測(cè)量，是因?yàn)楦邷貤l件下表面漏電流和擴(kuò)散電流要遠(yuǎn)小于空間電荷區(qū)產(chǎn)生電流。空間電荷區(qū)產(chǎn)生電流可以由空間電荷區(qū)產(chǎn)生率積分得到，如式2所示：
其中：τSC為空間電荷產(chǎn)生壽命
ni為本征載流子濃度
Τn0、τp0為少數(shù)載流子壽命
Er為復(fù)合中心的能級(jí)位置
E,為本征能級(jí)位置
從式2可以看出，空間電荷區(qū)產(chǎn)生電流IG隨著本征載流子濃度的增加而增加(即隨著溫度上升漏電流會(huì)上升很快)，因此一般高溫下漏電要遠(yuǎn)大于常溫下的漏電。在高溫條件下，漏電流近似為空間電荷區(qū)產(chǎn)生電流，除去器件結(jié)構(gòu)參數(shù)因素，漏電流只與空間電荷區(qū)產(chǎn)生壽命τSC有關(guān)，且其成反比，即τSC越大，漏電流越小，根據(jù)復(fù)合中心也是產(chǎn)生中心的理論，在進(jìn)行了壽命控制的二極管中，τSC的大小決定了復(fù)合中心的性質(zhì)，即復(fù)合中心能級(jí)位置、濃度和俘獲截面。復(fù)合中心濃度和俘獲截面越大，少數(shù)載流子壽命τn0和p0越小，τSC就越小，漏電就越大。這說明壽命控制時(shí)引入的復(fù)合中心越多，減小反向恢復(fù)時(shí)間的效果越好，但引起漏電的上升也就越大，兩者之間存在矛盾，從式3能直觀看出，復(fù)合中心能級(jí)與本征能級(jí)(近似禁帶中線)差距越小，τSC就越小，漏電就越大，但復(fù)合作用也會(huì)越明顯，因此復(fù)合中心的能級(jí)位置也是壽命控制的重要考慮因素。
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