快恢复二极管

快恢复二极管（Fast Recovery Diodes，简称FRD）是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。 快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，它属于PIN结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片。因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压（耐压值）较高。

快恢复二极管结构
为了获得较快的反向恢复特性，通过改进阳极结构来控制其注入效率，以降低导通期间的少子注入。图1所示的快恢复二极管采用了不同阳极剖面结构。

(1) 弱阳极二极管结构如图1a所示，它是通过降低普通pin二极管的阳极掺杂浓度形成的。其n+衬底与n外延层与普通pin二极管相同，只是p阳极区的掺杂浓度比普通pin二极管的p+阳极区掺杂浓度更低。采用此结构可降低阳极注入效率，提高反向恢复速度，并降低开关损耗。故这种结构也称为低损耗二极管(Low Loss Diode, LLD)。

(2)发射极注入效率自调整二极管(SPEED)结构如图1b所示，它是在低掺杂的p阳极区中嵌入了高掺杂浓度的p+区。低电流密度下，pn结的注入效率较低，所以二极管的压降由正向压降较低的pnn+部分决定；高电流密度下，p+pn结的注入效率较高，所以二极管的压降由正向压降较低的p+pnn+部分决定。与普通pin二极管相比，SPEED结构在高电流密度下正向压降增加更少，有助于提高器件抗浪涌电流的能力，并提高反向恢复速度。

(3)静电屏蔽二极管(Static Shielding Diode,SSD)结构如图1c所示，它的阳极是由一个高掺杂的p+区环绕浅轻掺杂p区构成。由于轻掺杂p区有较低的注入效率，导致存储电荷减小。该结构可以改善反向恢复特性，但击穿电压较低。

(4)发射极短路型二极管(Emiller Short Type Diode,ESD)结构如图1d所示，它是在阳极区增加了部分n+控制区，以降低阳极的注入效率。同时在阳极侧也产生了一个寄生的n+pn-n晶体管。通过适当降低p阳极区的掺杂剂量，并控制n+区的尺寸，可以减小n+区下方p阳极区的横向电阻，从而避免寄生晶体管在反向恢复期间导通，并获得高击穿电压和低阳极注入效率。通常将p+与n+区做成精细的接触结构(如宽度Ln+=1µm,Lp=3µm，结深均为1µm，掺杂浓度为1x1019cm-3)，可以保证反向恢复期间n+p结的正偏压低于0.5V而不发生注入。东芝(Toshiba)公司采用该ESD结构巳研制出4kV耐压的二极管，在20℃下漏电流低于10µA，在125℃下漏电流在1mA左右，在100A/cm2的正向电流密度下正向压降为1.24V,且反向恢复峰值电流、恢复时间及反向恢复电荷明显减小。

(5)注入效率逆增长(IDEE)二极管结构如图1e所示，它是通过离子注入和高温推进将阳极区做成了分离的高掺杂深p+区，且深p+区之间的n-区形成沟道，使阳极注入效率与常规的pn结的注入效率变化趋势相反，即随阳极电流的上升而逐渐增大，有利于降低大电流下的通态功耗，提高二极管抗浪涌电流的能力。同时由于阳极p+区间距很小，截止状态下沟道区会被p+n结的电场屏蔽，所以对击穿电压几乎没有影响。