寄生二极管反向恢复时间测试分析(1)

为什么要关注寄生二极管？首先看一个电路，移相全桥零电压PWM软开关电路。

图1移相全桥零电压PWM软开关电路

上图中，当谐振的时候， D2有电流通过的情况，此时S1管子导通，将会导致桥臂直通的现象，如果寄生二极管的反向恢复时间足够快，那么直通的时间短，如果寄生寄生二极管的速度很慢，后果就非常严重。电子工程师往往不太注意寄生二极管的问题，在设计大功率电源的时候，理论上分析都对，但是就是总炸功率管，全是寄生二极管惹的祸呀！

本文针对常用的场效应管IRFP460 IRFP250 IRFD9120和大功率IGBT的寄生二极管，使用DI-100二极管反向恢复时间测试仪进行测试，它可以测试快恢复二极管、场效应管（Mosfet）内建二极管、IGBT基内建二极管。它可以测试二极管反向电流峰值100A，二极管正向电流30A ，测量精度10nS，测试的过程中不必担心二极管接反的问题。

IRFP460器件选择International Rectifier公司的产品，测试使用DI-100二极管反向恢复时间测试仪，采用100MHz泰克示波器读取波形。 测试的IRFP250器件MOS管实物图

图1 测试的MOS管实物图

IRFP250是200V耐压的器件，这里将DI-100二极管反向恢复时间测试仪电压档调节到150V进行测试。

图2 寄生二极管官方参数

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官方资料显示，反向恢复时间是140nS-630nS，差距怎么这么大，看来器件的参数差异性非常大！

图3 二极管正向导通电流 图4 二极管反向恢复电流

图5 二极管反向恢复电流斜率 图6 二极管反向恢复时间 二极管反向恢复时间测试仪DI-100测试反向电压：150V，综上可以看出，二极管正向导通电流：2.8A，二极管反向恢复电流：6. 4A，二极管反向恢复电流斜率：9.8A/uS，二极管反向恢复时间：350nS。这个器件的参数，基本上是满足说明书要求的，应用时应该没有什么太大的问题。

再测试的IRFP460器件MOS管实物图

图7 测试的MOS管实物图

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图8 寄生二极管官方参数

官方资料显示，反向恢复时间是570-860nS。

图9 二极管正向导通电流 图10 二极管反向恢复电流

图11 二极管反向恢复电流斜率 图12 二极管反向恢复时间 二极管反向恢复时间测试仪DI-100测试反向电压：150V，综上可以看出，二极管正向导通电流：3.28A，二极管反向恢复电流：10.8A，二极管反向恢复电流斜率：10.7A/uS，二极管反向恢复时间：560nS。这个器件的参数，基本上是满足说明书要求的，应用时应该没有什么太大的问题。通过比较发现IRFP460比IRFP250的寄生二极管的速度慢。

这里再使用DI-100测试一个P沟道的MOS管，这种管子常常用在同步整流上，如果寄生二极管的参数过慢，会影响高频同步整流的效率。因为实验室没有别的p沟道管子，就找到了一个小功率的p沟道，示意性的进行了测试。测试管子为IRRD9120，100V1A的小管子。

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图13 测试的MOS管实物图

图14 二极管正向导通电流 图15 二极管反向恢复电流

图16 二极管反向恢复电流斜率 图17 二极管反向恢复时间

二极管反向恢复时间测试仪DI-100测试反向电压：70V，综上可以看出，二极管正向导通电流：1.44A，二极管反向恢复电流：1.8A，二极管反向恢复电流斜率：6.A/uS，二极管反向恢复时间：140nS。这个器件的官方参数是150nS，测试结果说明官方参数正确，没有作假，应用时应该没有什么太大的问题。

接着使用DI-100测试大功率IGBT MG75Q2YS50，说起这个管子，我有很伤心的历史，曾经出现过多次莫名其妙的直通损耗，直到我有了二极管反向恢复测试仪，才解决问题。

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图18 测试的IGBT管实物图

图19 官方给定参数

官方给定参数中，寄生二极管反向恢复时间是100nS-250nS之间，测试时，尤其要注意栅极和漏极必须短路。

图20 二极管正向导通电流 图21 二极管反向恢复电流

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图22 二极管反向恢复电流斜率 图23 二极管反向恢复时间

二极管反向恢复时间测试仪DI-100测试反向电压：70V，综上可以看出，二极管正向导通电流：1.A，二极管反向恢复电流：2.08A，二极管反向恢复电流斜率：5.82A/uS，二极管反向恢复时间：300nS。通过测试，大家可以很明确的发现桥臂直通的原因了。 测试现场照相：

泰克示波器 DI-100 MG75Q2Y50

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