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用。在后面的章節中將會看到，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釋放的電路中作為續流元件，還可以在各種變流電路中作為電壓隔離、鉗位或保護元件。在應用時，應根據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，特別是反向恢復特性的不同，介紹幾種常用的電力二極管。當然，從根本上講，性能上的不同都是由半導體物理結構和工藝上的差別造成的，只不過這些結構和工藝差別不是本書所關心的主要問題，有興趣的讀者可以參考有關專門論述半導體物理和器件的文獻。

1. 普通二極管

普通二極管（General Purpose Diode）又稱整流二極管（Rectifier Diode），多用于開關頻率不高（1kHz以下）的整流電路中。其反向恢復時間較長，一般在5μs以上，這在開關頻率不高時并不重要，在參數表中甚至不列出這一參數。但其正向電流定額和反向電壓定額卻可以達到很高，分別可達數千安和數千伏以上。

2. 快恢復二極管

恢復過程很短，特別是反向恢復過程很短（一般在5μs以下）的二極管稱為快恢復二極管（Fast Recovery Diode，FRD），簡稱快速二極管。工藝上多采用了摻金措施，結構上有的采用結型結構，也有的采用對此加以改進的i結構。特別是采用外延型i結構的所謂快恢復外延二極管（Fast Recovery Epitaxial Diodes，FRED），其反向恢復時間更短（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。不管是什么結構，快恢復二極管從性能上可分為快速恢復和超快速恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數百納秒或更長，后者則在100ns以下，甚至達到20～30ns。

3. 肖特基二極管

以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎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用，但直到20世紀80年代以來，由于工藝的發展才得以在電力電子電路中廣泛應用。與以結為基礎的電力二極管相比，肖特基二極管的優點在于：反向恢復時間很短（10～40ns），正向恢復過程中也不會有明顯的電壓過沖；在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復二極管。因此，其開關損耗和正向導通損耗都比快速二極管還要小，效率高。肖特基二極管的弱點在于：當所能承受的反向耐壓提高時，其正向壓降也會高得不能滿足要求，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，因此反向穩態損耗不能忽略，而且必須更嚴格地限制其工作溫度。