寄生二極管反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試分析

1、 寄生二極管反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試分析為什么要關(guān)注寄生二極管？首先看一個(gè)電路，移相全橋零電壓PWM軟開(kāi)關(guān)電路。圖1移相全橋零電壓PWM軟開(kāi)關(guān)電路上圖中，當(dāng)諧振的時(shí)候， D2有電流通過(guò)的情況，此時(shí)S1管子導(dǎo)通，將會(huì)導(dǎo)致橋臂直通的現(xiàn)象，如果寄生二極管的反向恢復(fù)時(shí)間足夠快，那么直通的時(shí)間短，如果寄生寄生二極管的速度很慢，后果就非常嚴(yán)重。電子工程師往往不太注意寄生二極管的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)大功率電源的時(shí)候，理論上分析都對(duì)，但是就是總炸功率管，全是寄生二極管惹的禍呀！本文針對(duì)常用的場(chǎng)效應(yīng)管IRFP460 IRFP250 IRFD9120和大功率IGBT的寄生二極管，使用DI-100二極管反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，

2、它可以測(cè)試快恢復(fù)二極管、場(chǎng)效應(yīng)管（Mosfet）內(nèi)建二極管、IGBT基內(nèi)建二極管。它可以測(cè)試二極管反向電流峰值100A，二極管正向電流30A ，測(cè)量精度10nS，測(cè)試的過(guò)程中不必?fù)?dān)心二極管接反的問(wèn)題。IRFP460器件選擇International Rectifier公司的產(chǎn)品，測(cè)試使用DI-100二極管反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試儀，采用100MHz泰克示波器讀取波形。測(cè)試的IRFP250器件MOS管實(shí)物圖 圖1 測(cè)試的MOS管實(shí)物圖IRFP250是200V耐壓的器件，這里將DI-100二極管反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試儀電壓檔調(diào)節(jié)到150V進(jìn)行測(cè)試。圖2 寄生二極管官方參數(shù)官方資料顯示，反向恢復(fù)時(shí)間是140nS-

3、630nS，差距怎么這么大，看來(lái)器件的參數(shù)差異性非常大！圖3 二極管正向?qū)娏?圖4 二極管反向恢復(fù)電流圖5 二極管反向恢復(fù)電流斜率 圖6 二極管反向恢復(fù)時(shí)間 二極管反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試儀DI-100測(cè)試反向電壓：150V，綜上可以看出，二極管正向?qū)娏鳎?.8A，二極管反向恢復(fù)電流：6. 4A，二極管反向恢復(fù)電流斜率：9.8A/uS，二極管反向恢復(fù)時(shí)間：350nS。這個(gè)器件的參數(shù)，基本上是滿足說(shuō)明書(shū)要求的，應(yīng)用時(shí)應(yīng)該沒(méi)有什么太大的問(wèn)題。再測(cè)試的IRFP460器件MOS管實(shí)物圖 圖7 測(cè)試的MOS管實(shí)物圖圖8 寄生二極管官方參數(shù)官方資料顯示，反向恢復(fù)時(shí)間是570-860nS。 圖9 二極管正向

4、導(dǎo)通電流 圖10 二極管反向恢復(fù)電流 圖11 二極管反向恢復(fù)電流斜率 圖12 二極管反向恢復(fù)時(shí)間 二極管反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試儀DI-100測(cè)試反向電壓：150V，綜上可以看出，二極管正向?qū)娏鳎?.28A，二極管反向恢復(fù)電流：10.8A，二極管反向恢復(fù)電流斜率：10.7A/uS，二極管反向恢復(fù)時(shí)間：560nS。這個(gè)器件的參數(shù)，基本上是滿足說(shuō)明書(shū)要求的，應(yīng)用時(shí)應(yīng)該沒(méi)有什么太大的問(wèn)題。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)IRFP460比IRFP250的寄生二極管的速度慢。這里再使用DI-100測(cè)試一個(gè)P溝道的MOS管，這種管子常常用在同步整流上，如果寄生二極管的參數(shù)過(guò)慢，會(huì)影響高頻同步整流的效率。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室沒(méi)有別的p溝道管

5、子，就找到了一個(gè)小功率的p溝道，示意性的進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試管子為IRRD9120，100V1A的小管子。圖13 測(cè)試的MOS管實(shí)物圖 圖14 二極管正向?qū)娏?圖15 二極管反向恢復(fù)電流 圖16 二極管反向恢復(fù)電流斜率 圖17 二極管反向恢復(fù)時(shí)間 二極管反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試儀DI-100測(cè)試反向電壓：70V，綜上可以看出，二極管正向?qū)娏鳎?.44A，二極管反向恢復(fù)電流：1.8A，二極管反向恢復(fù)電流斜率：6.64A/uS，二極管反向恢復(fù)時(shí)間：140nS。這個(gè)器件的官方參數(shù)是150nS，測(cè)試結(jié)果說(shuō)明官方參數(shù)正確，沒(méi)有作假，應(yīng)用時(shí)應(yīng)該沒(méi)有什么太大的問(wèn)題。接著使用DI-100測(cè)試大功率IGBT MG75Q2YS50，說(shuō)起這個(gè)管子，我有很傷心的歷史，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)多次莫名其妙的直通損耗，直到我有了二極管反向恢復(fù)測(cè)試儀，才解決問(wèn)題。圖18 測(cè)試的IGBT管實(shí)物圖圖19 官方給定參數(shù)官方給定參數(shù)中，寄生二極管反向恢復(fù)時(shí)間是100nS-250nS之間，測(cè)試時(shí)，尤其要注意柵極和漏極必須短路。 圖20 二極管正向?qū)娏?圖21 二極管反向恢復(fù)電流 圖22 二極管反向恢復(fù)電流斜率 圖23 二極管反向恢復(fù)時(shí)間 二極管反向恢復(fù)時(shí)間測(cè)試儀DI-100測(cè)試反向電壓：70V，綜上可以看出，二極管正向?qū)娏鳎?.64A，二極管反向恢復(fù)電流：2.