什么是快速恢復(fù)二級(jí)管（FRD）？

快恢復(fù)二極管是一種半導(dǎo)體器件，用于高頻整流時(shí)具有短的反向恢復(fù)時(shí)間?？焖倩謴?fù)時(shí)間對(duì)于高頻交流信號(hào)的整流至關(guān)重要。由于具有超高的開關(guān)速度，二極管主要用于整流器中。

傳統(tǒng)二極管的主要問題是具有相當(dāng)長的恢復(fù)時(shí)間。因此，傳統(tǒng)二極管無法進(jìn)行高頻整流。

快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)與普通二極管相似。這些二極管與傳統(tǒng)二極管的結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在于存在復(fù)合中心。在快恢復(fù)二極管中，將金（Au）添加到半導(dǎo)體材料中。這會(huì)增加復(fù)合中心的數(shù)量，從而降低載流子的壽命（τ）。

這些二極管使用的半導(dǎo)體材料是砷化鎵（GaAs）。通過在半導(dǎo)體材料中添加金（Au），恢復(fù)時(shí)間變短（約為0.1納秒）。另一方面，硅的恢復(fù)時(shí)間在1-5納秒之間。因此，很明顯，添加金等材料會(huì)減少恢復(fù)時(shí)間。

快恢復(fù)二極管的工作原理如下：考慮一個(gè)低頻交流信號(hào)，如果在需要低電壓直流的應(yīng)用中使用該信號(hào)，則需要一個(gè)整流器將交流轉(zhuǎn)換為直流。如果我們使用傳統(tǒng)二極管進(jìn)行整流，可能會(huì)有效地進(jìn)行整流。

但是，如果要整流高頻交流信號(hào)，則二極管可能無法正常工作。原因是在低頻情況下，信號(hào)脈沖的寬度較大，即二極管在正半周期和負(fù)半周期之間有足夠的時(shí)間來改變其狀態(tài)。

可以理解為信號(hào)擊打得比較慢。因此，二極管可以輕松地在正半信號(hào)和負(fù)半信號(hào)之間切換。但是，當(dāng)高頻信號(hào)擊打二極管進(jìn)行整流時(shí)，情況就不同了。

當(dāng)信號(hào)頻率增加時(shí)，時(shí)間周期減小，因?yàn)樾盘?hào)頻率與信號(hào)時(shí)間周期成反比。因此，在高頻情況下，脈沖寬度變小。

這導(dǎo)致交流信號(hào)從正半周期迅速變?yōu)樨?fù)半周期。在這種情況下，如果我們要整流這樣的信號(hào)，就需要具有低恢復(fù)時(shí)間的二極管，以便它能夠快速從正半信號(hào)切換到負(fù)半信號(hào)。二極管的整流速度應(yīng)與交流信號(hào)的頻率相匹配。

快恢復(fù)二極管就是用于這種應(yīng)用的。在半導(dǎo)體材料中添加金（Au）會(huì)增加復(fù)合中心的密度。這會(huì)降低載流子的壽命（τ），使其快速復(fù)合和恢復(fù)。

值得注意的是，二極管的恢復(fù)時(shí)間與載流子的壽命（τ）成正比。因此，載流子的壽命越長，從正向偏置恢復(fù)所需的時(shí)間就越長，反之亦然。

因此，通過在半導(dǎo)體中添加這種材料，我們大大提高了二極管的開關(guān)速度，使其可以用于高頻應(yīng)用。它們具有快速的恢復(fù)時(shí)間，因此被稱為快恢復(fù)二極管或快速整流二極管。

快恢復(fù)二極管的局限性在于我們不能無限增加復(fù)合中心。雖然我們可以添加金原子來創(chuàng)建更多的復(fù)合中心，并通過降低恢復(fù)時(shí)間來增加開關(guān)時(shí)間，但與此同時(shí)，反向電流也會(huì)增加。二極管的反向電流與復(fù)合中心成正比。

快恢復(fù)二極管可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為兩種類型：擴(kuò)散P-N結(jié)二極管和金屬半導(dǎo)體二極管。金屬半導(dǎo)體二極管具有超高的開關(guān)速度，因?yàn)樗鼈儍H涉及多數(shù)載流子，少數(shù)載流子存儲(chǔ)的影響可以忽略不計(jì)。它們還可以根據(jù)最大平均整流電流、封裝類型和工作電壓進(jìn)行分類。

快恢復(fù)二極管的優(yōu)點(diǎn)包括超高的開關(guān)速度、低反向恢復(fù)時(shí)間、與傳統(tǒng)二極管相比的改進(jìn)效率和降低的損耗。然而，缺點(diǎn)是當(dāng)通過添加金來增加復(fù)合中心時(shí)，它們具有較高的反向電流。

快恢復(fù)二極管的應(yīng)用包括整流器（尤其是高頻整流器）、各種工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域的電子電路以及汽車行業(yè)、用于檢測高頻射頻波的無線電信號(hào)檢測器，以及模擬和數(shù)字通信電路中用于整流和調(diào)制的目的?？旎謴?fù)二極管之所以被稱為快恢復(fù)二極管，是因?yàn)槠浞聪蚧謴?fù)時(shí)間極短，能夠快速從反向模式切換到正向模式。