最後更新:2026年10月8日功率半導體功率元件・電力電子中國大陸:反向恢复

反向恢復(trr)是什麼

Reverse Recovery

反向恢復是對順向有電流流通的pn接面二極體施加逆向電壓時,在累積的少數載子排出之前會有反向電流流通的現象。反向恢復時間(trr)與反向恢復電荷(Qrr)越大,切換損耗與突波・雜訊就越多。可透過進行載子壽命控制的FRD,或幾乎沒有反向恢復的SiC SBD來因應。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

反向恢復是指pn接面二極體從順向電流流通的狀態,突然被施加逆向電壓時,會有一段時間反向電流流通的現象。反向電流從開始流通到停止的時間稱為反向恢復時間(trr),期間流過的電荷稱為反向恢復電荷(Qrr),電流峰值稱為反向恢復電流(Irr)。在變頻器或交換式電源這類以高頻開關二極體的電路中,這是損耗與雜訊的主要原因。

發生反向恢復,是因為pn接面二極體在順向導通期間,接面周圍累積了大量少數載子。即使將電壓反向,在累積的載子因復合而消失、或作為反向電流被抽出之前,二極體都無法阻斷電流。這股反向恢復電流也會流入橋式電路中導通側的電晶體,除了二極體本身的損耗外,也會增加對側開關的導通損耗。電流急速停止時,導線的電感會產生電壓突升(突波)與振鈴(ringing),也成為雜訊(EMI)的來源。

對策是使用以鉑或金擴散、電子束或氦照射縮短載子壽命,加快反向恢復的快速恢復二極體(FRD)。讓電流平緩停止的軟恢復特性也很重要。僅以多數載子運作的蕭特基二極體,原理上沒有少數載子累積造成的反向恢復。SiC SBD即使在高耐壓下也幾乎沒有反向恢復,因此能大幅降低變頻器的損耗。MOSFET內建的本體二極體的反向恢復,也是橋式電路設計中需要注意的特性。

反向恢復(trr)的常見問題

為什麼會發生反向恢復?
因為pn接面二極體在順向導通期間,接面周圍會累積大量少數載子。即使施加逆向電壓,在累積的載子因復合而消失、或作為反向電流被抽出之前,都無法阻斷電流,這段期間便會流過反向恢復電流。
為什麼SiC蕭特基二極體幾乎沒有反向恢復?
因為蕭特基二極體僅以多數載子運作,不會發生pn接面那樣的少數載子累積。流過的只有對接面電容充放電的電流,而且幾乎不受溫度影響。SiC即使在高耐壓下也能做成蕭特基結構,因此用於降低變頻器的損耗。

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