高频电镀用快恢复整流二极管的开发研制

0 引言

“对于直流电源，为了提高其工作性能，或是为了使直流电源达到小型轻量化的目的，常会遇到大电流高频整流问题。特别是对于低电压（臆24 V）的直流电源，这个问题就显得更加突出。”“其典型例子有：高频直流电镀电源等。”

高频直流电镀电源由于其输出波形的可控性，不仅使电镀速度大大加快，而且使电镀层的质量大大提高，同时又使电源设备的体积大大减少，节电效果显著。

1 课题的提出

以前高频电镀电源所用的快恢复整流二极管都是肖特基二极管结构。这种快恢复整流二极管充分利用肖特基二极管多数载流子导电，因而正、反向恢复时间都短的优势，实现高频高效整流。

功率二极管的正向恢复时间理解为：一个尚未导通的功率二极管在正向电流突然强行经过它时（叫做强制开通），改变到完全开通状态时所需的时间。在功率二极管完全恢复到开通状态前，正向恢复期间的正向压降要比完全开通状态时的压降高得多，这可能会产生电路电压尖峰。

功率二极管的反向恢复时间理解为：一个正向导通的功率二极管在通过它的电压突然反向时（叫做强迫关断），恢复到阻断状态时所需的时间。

功率二极管在反向恢复期间将产生大的反向电流和大的功率损耗，这是研制与应用功率二极管所不希望有的。

具有长反向恢复时间的功率二极管类似于具有大寄生电容的功率二极管，具有长正向恢复时间的功率二极管类似于具有大寄生电感的功率二极管。

本课题采用通常的PiN 结构制成的快恢复整流二极管实现高频整流及电镀应用。在保证正向、反向恢复时间都达到基本要求的前提下，使快恢复整流二极管既在反向恢复时间内不产生大的反向电流和大的功率损耗，又在正向恢复时间内不产生过大的电路电压尖峰（换言之，就是将寄生电容、电感做到最小）。进而发挥大电流特性，特别是浪涌电流高的优势，实现强电流高频整流及应用。

2 肖特基二极管结构的优缺点

金属和轻掺杂半导体之间的接触是整流接触，又称为肖特基（Schottky）势垒接触。利用这样的整流接触做成的器件，称之为肖特基二极管。

肖特基二极管中电荷的运输是靠多数载流子来完成的。因此，与少子注入、过剩载流子的抽取与复合等相关联的现象，并不出现在开通和关断过程中。所以在高频状态下使用肖特基二极管具有优势。

2.1 肖特基二极管的优点

1）反向恢复时间和正向恢复时间都短；

2）在低电流密度（JF<10 A/cm2）下，有比P+ -n-N+结构的整流二极管更低的通态电压。

2.2 肖特基二极管的缺点

1）在有限面积的接触处，击穿电压通常会小于100 V；