快回复二极管(FRD)和肖特基二极管(SBD)都是快，差在哪里？

我们都知道肖特基二极管(SBD)的特性就是快，因为他的PN结只有一边是Si，另一边是金属，所以它是单边耗尽区，所以快。最近汽车电子火热了，炒作了IGBT，随之而来的是他的“伴侣”芯片-FRD（快恢复二极管），也是为了提高IGBT的恢复时间(Trr)，那么这个FRD的快和SBD的快差别是什么呢？如何选择呢？

先讲讲SBD吧，前面文章也应该讲过，他就是金属和半导体接触，由于功函数差带带来的天然的势垒，这个势垒就是肖特基势垒。当然随着半导体一侧的掺杂浓度变高，禁带宽度会变窄，逐渐载流子会隧穿过去，所以一般的contact都需要N+或者P+的pick up，形成欧姆接触了。

当然要形成一个比较好的肖特基二极管，工艺上和设计上要求都是非常高的，不要以为CMOS能做好就一定能做好SBD哦，SBD界面特性如果不好的话，会产生一种叫做pinning effect(钉扎效应)，额外增加一个势垒的。设计的结构上就是要增加guard ring，防止边缘的拥挤电场造成的势垒降低而击穿等。

当然与普通的Silicon的PN结二极管相比，这种SBD的特性就是他只有一个单边的空间电荷区，所以载流子在电场作用下被复合的时间会比普通的Silicon PN结二极管快很多，而且由于这种二极管只有一个单边的空间电荷区，所以PN结电容也变小了，所以SBD一般都适合高频应用。

另外，Silicon PN结的二极管正向导通电压都是0.6~0.7V，而我们SBD由于金属和半导体功函数相对比PN结低，所以SBD的导通电压也比较低~0.2-0.4V。这有什么用呢？是否可以用来探测微弱的电压变化，对吧？这就是RF-detector的工作原理。

当然了，如果说SBD应用于高频快速领域，还是很空洞，具体一点来说吧，除了上面刚刚讲的RF-detector，这是个电路级别的应用我就没法细讲了，大体就是类似惠斯通电桥的结构，只是把四个电阻换成了了SBD吧。后面各位还是自己去百度吧。

那再回到SBD作为一个二极管的基本应用：钳位(clamp)和整流(Rectifier)。钳位其实就是开关，当电压高于某个电压值他就turn-on保护内部电路，所以速度肯定要快了。第二个是整流，这种都是用在功率整流器里，由于他有更低的turn-on电压，所以他的功耗比较低。

那他和普通PN结二极管比起来有那些不足呢？

1、反向漏电，这个好理解，势垒低了自然电子空穴就容易跃迁了，所以漏电是不可避免的。随着温度升高，每升高25C几乎漏电增加一个order。

2、反向击穿，漏电都管不住，自然击穿也就不行了，一般情况下，100~200V。所以SBD一般都是用在低压application上，当然如果用在高压的功率电子上，也不是不可以。现在有替代方案就是用SiC，因为他的击穿临界电场是Si的10倍，所以几乎可以到1K~2KV以上。(这就是为什么说SiC将来技术成熟了将会是Silicon IGBT和FRD的天敌)。

3、工作温度：SBD的结温度必须控制在125C，最高不能超过150C，所以它没办法用在automotive了(>=175C)。 好了，Si-SBD暂时就讲到这里，最后留一个思考题给大家。如何提神SBD的击穿耐压？会带来什么负面效应？(欢迎大家踊跃思考)

OK，接下来讨论FRD。

随着电力电子技术的发展，各种变频电路、斩波电路的应用不断扩大，这些电力电子电路中的主回路不论是采用换流关断的晶闸管，还是采用有自关断能力的新型电力电子器件，如GTO，MCT，IGBT等，都需要一个与之并联的快速二极管，以通过负载中的无功电流，减小电容的充电时间，同时抑制因负载电流瞬时反向而感应的高电压。由于这些电力电子器件的频率和性能不断提高，为了与其关断过程相匹配，该二极管必须具有快速开通和高速关断能力，即具有短的反向恢复时间trr，较小的反向恢复电流IRRM和软恢复特性。

我们知道功率器件本身都是做开关作用的，电流的流动本身就是“载流子”的流动，那么我们总是希望正向导通时候能够快速产生大量的载流子，而反向关断的时候我们希望立刻所有的载流子就变为零(否则少量的残留载流子就成为了漏电)。然而这些载流子的消失过程就是被复合掉的，所以他就是跟寿命相关。寿命越长，自然就是越难被复合掉，所以关断越晚了，所以提高关断速度，必须降低载流子寿命，但是这又出现“硬恢复特性”，产生较高的感应电压。 一个好的二极管既要正向恢复特性要好，即正向瞬态压降小恢复时间短。同时也要反向恢复特性好，即反向恢复时间短，反向恢复电荷少。

1、正向恢复特性(开通特性)：初期会出现“电感效应”，抑制电流流动，导致较高的瞬态压降，需要经过一段时间才能稳定。一方面跟器件内部结构有关，还跟外部的封装、引线、或周边磁性材料有关。

2、反向恢复特性(关断特性)：这个好理解，比如你关水龙头，总要慢慢拧紧，最后关断。而器件工作总是在各个PN结附件存储了很多电荷，一旦加一个反向电压，这些电荷的复合是需要时间的，这个时间就是反向恢复时间(trr)，这个trr是FRD最重要的选取参数，对于整流或者低频(