专利名称：一种快速软恢复二极管及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种快速软恢复二极管及其生产方法。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，各种变频电路的应用不断扩大，这些电路要求快速二极管的反向恢复时间短，反向恢复电荷少，并具有软恢复特性。图I所示为逆变典型主电路，其开关逆变转换过程中，产生的干扰在输出整流二极管Dl或D2截止时。当二极管Dl或D2均具有硬恢复特性时，这种二极管在变压器漏感 和结电容，分布电容的谐振下，在开关管IGBT两端会产生很高的开关电流毛刺或电压毛刺，且远比所加反向电压高，将严重干扰电路输出及电路本身，还会危害负载及自身安全。所有的PN结二极管在传导正向电流时，都将以少子的形式储存电荷。当在导通的二极管上加反向电压后，由于导通时在基区存贮有大量少数载流子，故到截止时要把这些少数载流子完全抽出或是中和掉是需要一定时间的，即反向阻断能力的恢复需要经过一段时间，这个过程就是反向恢复过程，发生这一过程所用的时间定义为反向恢复时间trr。图2为二极管反向恢复电流波形图，其反向恢复时间由两部分组成trr = tA+tB，存储时间tA是结边缘少子浓度达到零的时间，复合时间tB是耗尽或复合剩余电荷所需的时间，常用tB/tA来确定反向恢复软度因子S，其S越大软恢复特性越好。提高二极管的软度因子S，可以显著减小反向恢复电流的下降速度dirr/dt、反向峰值电流IRM及反向峰值电压VRM，大大提高功率器件及电路的可靠性与稳定性。目前，软度因子S高，软恢复特性好的快速软恢复二极管，一是选择合适的少子寿命控制方法进行生产，如扩金器件或电子辐照器件；二是通过改善二极管的结构设计进行生产，如外延二极管挖槽结构及外延双基区结构器件等。但它们都存在以下问题即都是针对芯片结构本身进行工艺改造，使得工艺复杂，加工难度大，产品成本高。
发明内容
本发明为解决上述现有技术快速软恢复二极管存在的问题，提供一种新的快速软恢复二极管及其生产方法，其加工简单，成本低，并且软恢复特性好。为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案一种快速软恢复二极管，由至少两只快速二极管并联组合构成，其特征是所述并联组合中各快速二极管的反向恢复时间具有trra = (0. 1-0. 9) trrb,其中trra为较大一只快速二极管的反向恢复时间；trrb为其余任意一只快速二极管的反向恢复时间。优选的，所述并联组合中各快速二极管的反向恢复时间为trra= (0. 3-0. 5)trrb,其中trra为较大一只快速二极管的反向恢复时间；trrb为其余任意一只快速二极管的反向恢复时间。本发明所述一种快速软恢复二极管的生产方法，其特征是(a)选取至少两只快速二极管,且其反向恢复时间具有trra = (0. 1-0. 9) trrb,其中trra为较大一只快速二极管的反向恢复时间；trrb为其余任意一只快速二极管的反向恢复时间；(b)将选定的上述各快速二极管均并联组合构成一种快速软恢复二极管。本发明的有益技术效果是由至少两只反向恢复时间具有trra = (0. 1-0. 9) trrb关系的快速二极管并联组合构成一种快速软恢复二极管，其加工简单，成本低，并且软度因子S提高，软恢复特性好。
图1为逆变典型主电路图。图2为快速二极管反向恢复电流波形图。图3为较大反向恢复时间的快速二极管反向恢复电流波形图。图4为较小反向恢复时间的快速二极管反向恢复电流波形图。图5为本发明一种快速软恢复二极管的反向恢复电流波形图。
具体实施例方式一种快速软恢复二极管，由两只快速二极管并联组合构成，该并联组合中各快速二极管的反向恢复时间具有trra = (0. 1-0. 9) trrb,其中trra为较大一只快速二极管的反向恢复时间；trrb为其余任意一只快速二极管的反向恢复时间。优选的trra =(0. 3-0. 5) trrb,本发明将一只反向恢复时间trra较大的快速二极管与其它反向恢复时间trrb较小的快速二极管并联组合后构成一种快速软恢复二极管，其软度因子S提高，软恢复特性好。下面参照附图，对本发明作详细说明在图3和图4中，其反向恢复时间trrl = tAl+tBl, trr2 = tA2+tB2,并且存储时间tAl > tA2，复合时间tBl > tB2，反向峰值电流IRMl > IRM2。在图5中，13为本发明一种快速软恢复二极管的反向恢复电流波形，它为两只快速二极管并联后的叠加结果，其反向恢复时间trr3 = trrl,并且trr3 = tA3+tB3,反向峰值电流为IRM3，反向恢复软度因子S3 = tB3/tA3, ；11和12分别为普通快速二极管的反向恢見电流波形，其反向恢見软度因子SI = tBl/tAl, S2 = tB2/tA2。比较13与Il和12反向恢复电流波形图可得，tAl > tA3 > tA2, tB3 > tBl >tB2，IRM3 > IRMl,tB3/tA3 > tBl/tAl。因此，本发明一种快速软恢复二极管的反向恢复软度因子S3 > SI，软度因子S3得到提高，软恢复特性得到改善。而且，当本发明快速软恢复二极管并联组合中各快速二极管的反向恢复时间为trra = (G. 3-0. 5) trrb时，其软恢复效果比较好。当trrl > trr2, IRM2 > IRMl时，其效果也将更好。同理，本发明所述一种快速软恢复二极管，也可以由两只以上快速二极管并联组合构成，同时并联组合中各快速二极管的反向恢复时间要具有trra = (0. 1-0. 9) trrb。由于快速二极管的反向恢复时间都是极短，实际线路很难检测到所述二极管的反向恢复时间定义图形，现有技术的测试仪器均无法直接测出。但是，在图I所示的逆变典型主电路中，其两个输出整流二极管Dl或D2的软度在电路中的影响主要反映在开关管IGBT两端开关瞬时的电流毛刺或电压毛刺上。因此，通过将多种反向恢复时间的快速二极管分别组合配对成Dl或D2分组连接在图I电路上，然后用示波器读取开关管IGBT两端开关的电流毛刺或电压毛刺大小，再进行比较即可判断出输出整流二极管Dl或D2的软度。例如选一台200A逆变焊机，在其逆变电路(如图I所示)的开关管IGBT输出端套上一个磁环，在磁环上绕线圈10圈，在线圈两端接一电阻，在该电阻两端接上示波器。然后将三种不同反向恢复时间的快速二极管分别两两并联组合成Dl或D2连接电路上，再相应读取焊机工作时开关管IGBT两端开或关瞬时的电流毛剌。在图I中的Dl和D2均选为本发明一种快速软恢复二极管，Dl由两只快速二极管Dll和D12并联组合构成，D2由两只快速二极管D21和D22并联组合构成。三种快速二极管的反向恢复时间trr分别为30ns、50ns和70ns,且按下表组合选择
权利要求
1.一种快速软恢复二极管，由至少两只快速二极管并联组合构成，其特征是，所述并联组合中各快速二极管的反向恢复时间具有trra = (O. 1-0. 9) trrb,其中trra为较大一只快速二极管的反向恢复时间；trrb为其余任意一只快速二极管的反向恢复时间。
2.如权利要求I所述的一种快速软恢复二极管，其特征是所述并联组合中各快速二极管的反向恢复时间为trra = (O. 3-0. 5) trrb,其中trra为较大一只快速二极管的反向恢复时间；trrb为其余任意一只快速二极管的反向恢复时间。
3.如权利要求I所述的一种快速软恢复二极管的生产方法，其特征是(a)选取至少两只快速二极管，且其反向恢复时间具有trra= (O. 1-0. 9) trrb,其中trra为较大一只快速二极管的反向恢复时间；trrb为其余任意一只快速二极管的反向恢复时间；(b)将选定的上述各快速二极管均并联组合构成一种快速软恢复二极管。
全文摘要
一种快速软恢复二极管，由至少两只快速二极管并联组合构成，其特征是所述并联组合中各快速二极管的反向恢复时间具有trra＝(0.1-0.9)trrb，其中trra为较大一只快速二极管的反向恢复时间；trrb为其余任意一只快速二极管的反向恢复时间。其生产方法是将符合上述反向恢复时间trra＝(0.1-0.9)trrb的至少两只快速二极管并联组合构成一种快速软恢复二极管。其加工简单，成本低，并且具有软恢复特性。
文档编号H01L29/861GK102623512SQ20111045608
公开日2012年8月1日 申请日期2011年12月18日 优先权日2011年12月18日
发明者周立敬 申请人:周立敬