功率二极管正、反向恢复过程功率损耗简析

（1）正向恢复过程能量损耗

（2）反向恢复过程能量损耗

（反向恢复过程未结束，晶格峰值温度达到1000K）

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导通角： 导通角是指在一个周期内，由电力电子器件控制其导通的角度。交流电一般为正弦波形，它的一个周期为360度，正半周占180度，负半周占180度。当交流电通过可控硅时，可以让交流电电流通过控制使其在0－180度的任一角度处开始导通，即所谓可控整流，当正半周加到可控硅的阳极，在180度的某一角度时，在可控硅的控制极加一触发脉冲，例如在30度加一脉冲，可控硅只能通过余下的150度的电流。这种使可控硅导电的起始角度例如上述的30°称为控制角，用α表示。晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角，用θ表示，例如上述的150°，所以θ=π-α。

正向浪涌电流测试的基本要求和标准测试方法：

二极管IFSM测试需要的峰值脉冲电流要求达到数十倍的额定通态电流值。标准的测试方法是采用大容量工频变压器，截取市电交流波形来产生时间常数为10ms、导通角为0°～180°的正弦半波脉冲。用这种方法产生几百上千安培的正弦脉冲电流。一些国外公司的产品对浪涌冲击电流波形有特殊要求，比如要求在正向整流电流的基础上再加一个时间常数为10ms或8.3ms、导通角为0°～180°的正弦半波脉冲电流，或者要求施加连续两个时间常数为10ms或8.3ms、导通角为0°～180°的正弦半波脉冲电流等。

高压整流二极管结构参数：

根据实际电参数指标要求，在25℃室温情况下，当测试电流IR=5μA时，器件反向重复峰值电压（VRRM）需高于1200V。为保证器件结构设计的可靠性，对击穿电压指标考虑10％的裕量，即击穿电压设计目标值为1320V。图2为仿真得到的N型单晶硅电阻率对器件击穿电压的影响，在仿真过程中，衬底少子寿命为10μs，高阻N型区厚度为180μm，P+区表面浓度为5E19cm-3，结深为10.5μm。当N型单晶硅电阻率大于45Ω.cm时，器件击穿电压约为1400V，满足设计要求。图3为仿真得到的高阻N型单晶硅厚度对器件击穿电压的影响。

在仿真过程中，衬底少子寿命为10μs，原始单晶硅电阻率为45Ω.cm，P+区表面浓度为5E19cm-3，结深为10.5μm。当高阻N型单晶硅厚度≥90μm时，器件击穿电压约为1350V，满足设计要求。器件基本结构参数选择为：原始N型单晶硅片晶向为<111>，少子寿命为10μs，单晶硅电阻率为45Ω.cm。利用三重扩散工艺制备得到N+/N结构，N+衬底砷杂质扩散深度为160μm，砷表面浓度为5E19cm-3；高阻N型区厚度为100μm；阳极区硼扩散表面浓度为5E19cm-3，硼扩散结深为变量，变化范围为1.5~13.5μm。