1. 概述

快恢复二极管（Fast Recovery Diode，FRD）是一种具有快速反向恢复特性的半导体器件，广泛应用于高频开关电源、逆变器、电机驱动和其他需要快速开关的电路中. 本指南旨在帮助工程师了解FRD的特性、选型方法及其在实际应用中的注意事项.

2. FRD的基本特性

2.1 反向恢复时间（trr）

· 定义：从正向导通切换到反向阻断时，存储的少数载流子被清除所需的时间.

· 重要性：trr 越短，FRD的开关速度越快，适用于高频应用.

2.2 反向恢复峰值电流（Irr）

· 定义：反向恢复过程中反向电流的最大值.

· 重要性：Irr越大，反向恢复损耗越高，需根据电路需求选择合适的FRD.

2.3 反向恢复电荷（Qrr）

· 定义：反向恢复过程中流动的总电荷量。

· 重要性：Qrr 是计算反向恢复损耗的重要参数，影响电路的效率和热设计.

2.4 正向压降（VF）

· 定义：FRD在正向导通时的电压降。

· 重要性：VF越小，导通损耗越低，适用于高效率电路.

3. FRD的选型方法

3.1 确定工作电压

· 选择FRD时，其最大反向电压（VR）应高于电路中的最大反向电压，通常留有20%-30%的裕量.

3.2 确定工作电流

· FRD的额定正向电流（IF）应高于电路中的最大正向电流，通常留有20%-30%的裕量.

3.3 选择反向恢复时间

· 根据电路的开关频率选择适当的 trr，高频应用应选择 trr 较短的FRD.

3.4 考虑热设计

· 根据FRD的功耗, 热阻以及工作计算结温，确保其在安全工作温度范围内.

FRD应用中，除开正向导通损耗，反向恢复损耗也非常重要. 二极管整体损耗主要由这两者共同决定. 应用中需要根据实际情况，来评估FRD的Trr选择是否合适.

理想反向恢复波形中，反向恢复产生的损耗：

Psw-off≈Vrp*Irrm*Trr*fsw/2

实际反向恢复中，Vrp接近于Vr，反向恢复产生的损耗：

Psw-off≈Vr*Irrm*Trr*fsw/2.

不管何种波形，针对高频应用，需要评估器件整体功耗是否超标，是否有热失控风险.

器件整体功耗：PD=Pon+Poff+Psw-on+Psw-off(其中Poff因为漏电流小，Psw-on因为时间端，正向压降小，两者的功耗几乎可以忽略，Psw-off需要计算高温下的数值，温度越高Trr越大，Psw-off也会越大)

根据热阻计算对应温升：DT=PD*Rthjc

根据器件实际工作温度，计算器件结温：Tj=Tc+DT

确保器件结温Tj不超过Tjmax，并有一定余量.

如下两颗FRD具有相同的电流电压规格，Trr差异较小，但是反向恢复损耗却相差较大，在高温条件下，差距会进一步放大, 由此带来的功耗差异也不能忽略.

按照5A/200V，频率65KHz应用计算反向恢复损耗：

样品A的反向恢复损耗Psw-off=0.77W

样品B的反向恢复损耗Psw-off=0.12W

软恢复和硬恢复

恢复电流恢复太突然时，它会产生更多的噪音. 因此，trr 不仅要小，而且需要较缓的恢复. 下面数字1和3在规格中可能看起来具有相同的 trr，但损耗和噪音都大不相同. 此外，2号在查看规格时看起来非常好，但它会产生很大的噪音.