整流用功率二極管必須要有較低的正向壓降以提高通態(tài)電流及降低通態(tài)功耗，同時還要具有較高的擊穿電壓，但對反向恢復時間的要求不高。開關用功率二極管則要求有較高的開關速度，必須縮短反向恢復時間及降低通態(tài)電壓。對于快恢復二極管（Fast Recovery Diode, FRD）即續(xù)流用功率二極管，要有快恢復速度及低通態(tài)電壓，同時具備較高的軟度（Softness，也稱作恢復系數(shù)，即反向偏置時電流下降時間t?與延遲時間t?的比值t?/t?），以保障電力電子系統(tǒng)的工作可靠性。

采用擴散金、擴散鉑或輻照等方法都可以提高功率二極管的恢復速度。擴散金或擴散鉑功率二極管不僅關斷截止泄漏電流較大，而且導通正向峰值電壓也比較高，所以開關功耗較大。電子輻照功率二極管的關斷截止泄漏電流較低，但太大的反向恢復峰值電流不易軟恢復，致使開關功耗變大。質(zhì)子輻照功率二極管的反向恢復峰值電流較低，較易軟恢復，故開關功耗較低。輻照的位置若與PiN 功率二極管的p?n 結區(qū)域重疊，會使器件的高溫泄漏電流增大，并劣化二極管的擊穿特性。采用電場屏蔽陽極 (Field Shielded Anode， FSA)二極管結構可改善擊穿特性，即由較薄的p?區(qū)和稍厚的低摻雜 p區(qū)組成陽極區(qū)，形成p?pn?n?結構的 PiN 功率二極管，采用適當?shù)牡湍芰枯椪湛墒购懈呙芏葟秃?a target="_blank">中心的缺陷區(qū)僅位于較薄的p 區(qū)內(nèi)，而不與pn 結的空間電荷區(qū)重疊；這樣就可降低陽極的注入效率，使器件的反向恢復速度變快，同時也降低了高溫泄漏電流，并可提高功率二極管的高溫擊穿電壓。?

改變二極管的陽極結構或陰極結構等方法也可提高功率二極管的恢復速度，并降低開關功耗。降低陽極的摻雜濃度和減小其厚度可降低導通狀態(tài)的少子注入濃度，雖然器件的通態(tài)特性會變差，但可獲得較快的反向恢復特性，在開關及續(xù)流應用上可降低開關功耗。發(fā)射極注入效率自調(diào)整二極管 (Self-adjustablep?Emitter Efficiency Diode, SPEED）的結構示意圖如圖 2-61 所示，以離子注入方式在低摻雜的p陽極區(qū)內(nèi)形成高摻雜的p?區(qū)。在低電流密度時，pn 結的注入效率較低，故通態(tài)壓降由正向壓降較低的pn?n?結來決定；在高電流密度時，p?pn?結的高注入會產(chǎn)生電導調(diào)制效應，使二極管的壓降由正向壓降較低的p?pn? n?部分來決定。由于SPEED 結構在高電流密度時的正向壓降變化較小，故可提高器件的抗浪涌電流（Surge Current） 能力，同時具有較高的反 向恢復速度，是一個典型的快恢復二極管。

此外，如圖 2-62 所示，將 PiN二極管和肖特基二極管組成復合并聯(lián)結構(Merged PiN and Schottky， MPS) 則可提高肖特基二極管的耐壓特性，降低正向壓降。MPS 二極管是結合 PiN 功率二極管和肖特基二極管優(yōu)點的快恢復二極管。

在低電流密度下，PiN 二極管并不導通，但在提高電流密度時，p區(qū)會向n?漂移區(qū)注入大量的空穴而產(chǎn)生電導調(diào)制效應，致使正向電壓下降而讓大電流能流過金屬-半導體接觸處。MPS 二極管的導通機制隨著外加正向電壓的逐漸增加，就由初始的肖特基結主導的單極工作狀態(tài)轉成由 pn 結主導的雙極工作狀態(tài)。當MPS二極管反向偏置時，pn 結空間電荷區(qū)擴展連成一片而屏蔽了肖特基結，使得肖特基結不再承受外加的反向偏置電壓，而由反偏pn結的勢壘承受外加的反偏電壓來提高 MPS 二極管的擊穿電壓。MPS 二極管具有耐壓及快恢復的特性，也是一種標準的快恢復二極管。

FRD 的主要應用是與開關器件（例如 GTO 晶閘管、IGCT、IGBT 等）結合，實現(xiàn)直流信號和交流信號的轉換。以IGBT 為例，IGBT 能提高電力的利用效率，而 FRD 作為 IGBT 反偏工作狀態(tài)下的輔助配合器件，可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

審核編輯：湯梓紅