MOS 选型要点（七）：体二极管反向恢复危害、尖峰成因与优化措施

MOS系列文章目录《MOS 选型要点一V (BR) DSS击穿耐压和漏极电流上限与工程计算》《MOS 选型要点二导通电阻、漏源截止漏电流和栅极与源极之间的漏电流参数剖析》《MOS 选型要点三脉冲漏极电流 IDM及限制因素》《MOS 选型要点四阈值电压 VGS (th)、结电容与栅极电荷》《MOS 选型要点五栅源电压VGS额定值、驱动条件、温度特性与 ESD 防护》《MOS 选型要点六热阻定义与散热路径分析》《MOS 选型要点七体二极管反向恢复危害、尖峰成因与优化措施》《MOS 选型要点八开通/关断过程与负载类型的关系》《MOS 选型要点九慢开快关不对称栅极驱动原理、取舍与工程设计要点》文章目录MOS系列文章目录一、体二极管电流1.源-漏二极管连续正向电流I S I_SIS​2.源-漏二极管脉冲正向电流I S M I_{SM}ISM​3.反向恢复时间t r r t_{rr}trr​二、反向恢复危害三、体二极管风险优化一、体二极管电流功率MOSFET的结构中源极Source和漏极Drain之间寄生着一个PN结二极管称为体二极管Body Diode或寄生二极管。1.源-漏二极管连续正向电流I S I_SIS​在温度T C T_CTC​ 25 °C下体二极管允许通过的最大直流正向电流。该值通常与漏极连续电流I D I_DID​相同受封装的热阻与载流能力限制实际应用中需根据工作壳温按热阻模型降额。2.源-漏二极管脉冲正向电流I S M I_{SM}ISM​在指定外壳温度T C T_CTC​ 25 °C 下体二极管允许通过的最大脉冲正向电流。该值通常与漏极脉冲电流I D M I_{DM}IDM​相同但受限于单脉冲宽度及低占空比条件如占空比 ≤ 1 %脉宽 ≤ 10 ms具体以数据手册为准以确保结温不超过额定最大值T j ( m a x ) T_{j(max)}Tj(max)​。3.反向恢复时间t r r t_{rr}trr​当体二极管从正向导通状态切换到反向截止状态时由于PN结中存储的少数载流子电荷Q r r Q_{rr}Qrr​反向恢复电荷需要被抽走二极管不会立即截止而是经历一个短暂的反向导通过程。二、反向恢复危害在电机控制中桥式拓扑中上下管交替导通二极管作为反馈或整流路径频繁经历正向→反向切换。首先Q1和Q4被导通处于电流i 1 i_1i1​流通的状态。控制电机的速度关断Q1续流电流i 2 i_2i2​将流过Q3的体二极管。Q3的体二极管进入正压导通由于二极管的特性少数电荷开始积聚。当Q1导通时电流i 1 i_1i1​再次流通并且积聚在体二极管Q3中的少数电荷被二极管反向恢复电流移除。一旦少数电荷移除到一定程度体二极管的耗尽区会扩大并且产生更多反向恢复电流图二极管反向恢复波形I s I_sIs​-b在Q1开通的时刻Q3体二极管的损坏风险最大反向恢复电流变大(图二极管反向恢复波形I s I_sIs​-a/b)体二极管出现电压尖峰风险加大。如果杂散电感较大体二极管就更危险。三、体二极管风险优化1.可通过调节栅极电阻R g R_gRg​增大Rg阻值抑制di/dt来控制反向恢复电流同时也能抑制dv/dt2.通过优化PCB布局增加走线宽度减小杂散电感从而抑制体二极管反向恢复期间产生的尖峰电压3.增加RC Snubber吸收电路在MOSFET两端并联RC缓冲电路直接吸收反向恢复产生的振铃和尖峰。上一篇 《MOS 选型要点六热阻定义与散热路径分析》下一篇 《MOS 选型要点八开通/关断过程与负载类型的关系》