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快恢復二極管介紹

快恢復二極管（簡稱FRD）是一種具有開關特性好、反向恢復時間短特點的半導體二極管，主要應用于開關電源、PWM脈寬調制器、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。 快恢復二極管的內部結構與普通PN結二極管不同，它屬于PIN結型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構成PIN硅片。因基區(qū)很薄，反向恢復電荷很小，所以快恢復二極管的反向恢復時間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓（耐壓值）較高。

快恢復二極管結構特點

快恢復二極管的內部結構與普通二極管不同，它是在P型、N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構成P-I-N硅片。由于基區(qū)很薄，反向恢復電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態(tài)正向壓降，使管子能承受很高的反向工作電壓?？旎謴投O管的反向恢復時間一般為幾百納秒，正向壓降約為0.6V，正向電流是幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達幾百到幾千伏。超快恢復二極管的反向恢復電荷進一步減小，使其trr可低至幾十納秒。20A以下的快恢復及超快恢復二極管大多采用TO-220封裝形式。從內部結構看，可分成單管、對管（亦稱雙管）兩種。對管內部包含兩只快恢復二極管，根據兩只二極管接法的不同，又有共陰對管、共陽對管之分。圖2(a)是C20-04型快恢復二極管（單管）的外形及內部結構。(b)圖和(c)圖分別是C92-02型（共陰對管）、MUR1680A型（共陽對管）超快恢復二極管的外形與構造。它們均采用TO-220塑料封裝，幾十安的快恢復二極管一般采用TO-3P金屬殼封裝。更大容量（幾百安～幾千安）的管子則采用螺栓型或平板型封裝形式。

快恢復二極管注意事項

（1）有些單管，共三個引腳，中間的為空腳，一般在出廠時剪掉，但也有不剪的。

（2）若對管中有一只管子損壞，則可作為單管使用。

（3）測正向導通壓降時，必須使用R×1檔。若用R×1k檔，因測試電流太小，遠低于管子的正常工作電流，故測出的VF值將明顯偏低。在上面例子中，如果選擇R×1k檔測量，正向電阻就等于2.2kΩ，此時n′=9格。由此計算出的VF值僅0.27V，遠低于正常值(0.6V)。

快恢復二極管選型

TVS管介紹

TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）或稱瞬變電壓抑制二極管是在穩(wěn)壓管工藝基礎上發(fā)展起來的一種新產品，其電路符號和普通穩(wěn)壓二極管相同，外形也與普通二極管無異，當TVS管兩端經受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度（最高達1*10^-12秒）使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個預定的數值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。 TVS的反應速度比RC回路快10E-12s，可不用考慮TVS的擊穿電壓VBR，反向臨界電壓VWM，最大峰值脈沖電流IPP和最大箝位電壓VC及峰值脈沖功率PP. 選擇VWM等于或大于電路工作電壓，VC為小于保護器件的耐壓值，能測量最好（IPP），或估計出脈沖的功率，選功率較大的TVS。

TVS管的特性參數

最大反向漏電流ID和額定反向關斷電壓VWM。VWM是TVS最大連續(xù)工作的直流或脈沖電壓，當這個反向電壓加入TVS的兩極間時，它處于反向關斷狀態(tài)，流過它的電流應小于或等于其最大反向漏電流ID。

最小擊穿電壓VBR和擊穿電流IR。VBR是TVS最小的雪崩電壓。25℃時，在這個電壓之前，TVS是不導通的。當TVS 流過規(guī)定的1mA電流（IR）時，加入TVS兩極間的電壓為其最小擊穿電壓VBR。按TVS的VBR與標準值的離散程度，可把TVS分為±5%VBR和±10% VBR兩種。對于±5%VBR來說，VWM=0.85VBR；對于±10% VBR來說，VWM=0.81 VBR。

最大箝位電壓VC和最大峰值脈沖電流。IPP當持續(xù)時間為20微秒的脈沖峰值電流IPP流過TVS時，在其兩極間出現的最大峰值電壓為VC。它是串聯電阻上和因溫度系數兩者電壓上升的組合。VC 、IPP反映了TVS器件的浪涌抑制能力。VC與VBR之比稱為箝位因子，一般在1.2~1.4之間。電容量C 是TVS雪崩結截面決定的、在特定的1MHZ頻率下測得的。C的大小與TVS的電流承受能力成正比，C過大將使信號衰減。因此，C是數據接口電路選用TVS的重要參數。

最大峰值脈沖功耗PMPM是TVS能承受的最大峰值脈沖耗散功率。其規(guī)定的試驗脈沖波形和各種TVS的PM值，請查閱有關產品手冊。在給定的最大箝位電壓下，功耗PM越大，其浪涌電流的承受能力越大；在給定的功耗PM下，箝位電壓VC越低，其浪涌電流的承受能力越大。另外，峰值脈沖功耗還與脈沖波形、持續(xù)時間和環(huán)境溫度有關。而且TVS所能承受的瞬態(tài)脈沖是不重復的，器件規(guī)定的脈沖重復頻率（持續(xù)時間與間歇時間之比）為0.01%，如果電路內出現重復性脈沖，應考慮脈沖功率的“累積”，有可能使TVS損壞。箝位時間TCTC是從零到最小擊穿電壓VBR的時間。對單極性TVS小于1&TImes;10-12秒；對雙極性TVS小于是1&TImes;10-11 秒。

TVS管的四大應用

（1）TVS管在TN電源系統(tǒng)的應用

雷電過電壓波、負載開關等人為操作錯誤引起的過電壓容易通過供電線路侵入電氣電子設備內部，造 成電氣電子設備失效、誤動作，甚至造成設備的永久性損壞，造成嚴重經濟損失。通過在電源線路上安裝浪涌吸收裝置MOV和TVS，實施兩級保護，并對L、N 線進行共模、差模保護。具體做法是在線路的前端安裝MOV作為第一級SPD保護，泄放大部分雷電流，在線路的末端（設備前端）安裝大功率TVS管作為第二 級SPD保護，進一步削弱過電壓波幅值，將電網電壓降至E/I安全耐壓范圍之內。要注意的是，MOV與TVS應達到電壓和能量的協(xié)調與配合，AB之間的線 路長度不應小于5 m，否則應增加線路長度或安裝退耦器件。

（2）TVS管在網絡信號線路的應用

TVS管不僅可以用于電源系統(tǒng)的浪涌防護，還可以用于信號線路的浪涌保護，采用氣體放電管GDT與TVS管組合成信號浪涌保護器，其特點是反應快，漏流小，幾乎對信號無損耗，可以對高速網絡線路提供安全、可靠的保護。

（3）TVS管在直流電源系統(tǒng)的應用

一臺普通PC電腦的供電電源電路，市電AC 220 V經過變壓器降壓至AC 20 V，再經調制整流電路，輸出DC 10 V 直流電源，接入負載。通過在變壓器輸出端安裝雙向瞬態(tài)電壓抑制器TVS1，吸收L 及N 線的瞬時沖擊脈沖電流，將電路電壓箝制在安全電壓水平，TVS1可以保護變壓器后端整流器及其他電路元器件。在整流器后的直流電源輸出端安裝單向瞬態(tài)電壓 抑制器TVS2，用于保護直流負載免受過電壓電電流沖擊。

（4）TVS管在晶體管電路的應用

晶體三極管作為電流控制型器 件，是電子集成電路中的重要組成部分，可分為NPN 管和PNP 管兩類，應用于開關電路、放大電路和穩(wěn)壓電路。為了使晶體管電路免受ESD/EFT（靜電放電/電快速瞬變脈沖群）等浪涌電壓的干擾，在電路的輸入 端和輸出端分別加入TVS1、TVS2進行保護。

快恢復二極管和TVS的區(qū)別

快恢復二極管和tvs管不可以是兩個完全不同性質的元件，絕對不可以互換。TVS是瞬間過壓保護元件，無法承受工頻電流，只能用在瞬間過壓保護電路中?？旎謴投O管用在高頻等電路整流濾波的地方，壓降小，速度快，發(fā)熱量也小，比如開關電源電路中等。瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）是用來消除電壓尖脈沖的，保護電路用的，比如接在數據接口用來防雷擊，電壓波動等。

TVS常用作電壓鉗位與穩(wěn)壓二極管一樣用，只不過其能承受的瞬間功率非常大，如1.5KE200可以承受瞬間1.5KW的功率，原理上應該是工作于擠納擊穿；(超)快速恢復管講的是二極管工作時電子空穴的恢復快慢，一般工作于正象偏壓，經常應用于開關電源整流等高頻信號場合，如FR107，4148，F4007等都是快速恢復管(一般情況下反向恢復時間都不超過150ns；4148又叫做開關二極管，只因為它的反向恢復時間很端——只有4ns)；另在開關電源整流中還有一種最常用的，叫做“稍特基管”的二極管，此類管子不存在電子空穴的問題，也不存在反向恢復時間。

TVS型二極管和快恢復二極管在電路中都是用來作穩(wěn)壓用，但工作機理不同。 TVS型二極管是一種壓敏二極管，是根據它的端電壓的變化來改變它的電阻值達到穩(wěn)壓作用。快恢復二極管是一種齊納二極管，即“雪崩”二極管，當它的端電壓超過它的閥值時，PN結擊穿來改變它的反向電阻來達到穩(wěn)壓作用。兩者的工作機理完全不同，接法也不同，在電路中不能直接代換。

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