一、檢測原理

1. • 定義：二極管由正向導通狀態切換到反向截止狀態時，內部載流子需要一定時間完成復合或抽離，此期間二極管無法完全阻斷電流，這一延遲時間稱為正向恢復時間。
   • 檢測意義：tfr過長會導致開關損耗增加，甚至引發電路振蕩或器件過熱。
2. • 定義：在恢復過程中，由于載流子快速消散，二極管兩端會出現瞬態電壓尖峰，其最大值即為VFRM。
   • 檢測意義：過高的VFRM可能擊穿器件或被誤判為過壓故障，影響系統穩定性。

二、檢測項目及方法

1. 檢測設備

• 脈沖發生器：提供快速上升/下降的電流波形（di/dt >100 A/μs）。
• 示波器：高帶寬（≥500MHz）、高采樣率（≥5GS/s）以捕捉瞬態波形。
• 電流探頭與電壓探頭：需確保探頭帶寬匹配示波器。
• 恒溫箱：控制測試環境溫度（通常-55°C至+150°C）。

2. 測試電路設計

• 典型電路：采用電感-電容（LC）諧振回路或階梯恢復脈沖電路模擬實際開關條件。
• 關鍵參數：
  • 正向電流（IF）：根據器件額定值設定（如10A~100A）。
  • 反向電壓（VR）：施加反向偏壓以模擬實際工況。
  • 電流變化率（di/dt）：直接影響VFRM幅值，需精確控制。

3. 檢測步驟

1. • 將器件置于恒溫箱中達到設定溫度（常用25°C、125°C）。
   • 校準示波器和探頭，消除偏移誤差。
2. • 通過脈沖發生器注入正向電流（IF），使二極管導通。
   • 迅速切斷正向電流并施加反向偏壓（VR）。
3. • 記錄正向恢復期間二極管兩端的電壓波形（圖1）。
   • 測量tfr：從電流過零點到電壓恢復至反向額定電壓的90%所需時間。
   • 測量VFRM：波形中的電壓尖峰最大值。

4. 關鍵波形特征

• 典型波形包括：
  • 預恢復階段：電流迅速下降到零，電壓開始上升。
  • 峰值電壓階段（VFRM）。
  • 恢復衰減階段：電壓逐漸穩定至反向阻斷狀態。

三、影響因素及控制

1. 溫度：溫度升高會導致tfr延長，VFRM降低（載流子復合加快）。
2. 電流變化率（di/dt）：di/dt越大，VFRM越高。
3. 器件結構：
   • 快恢復二極管（FRD）的tfr通常＜100ns，超快恢復二極管（UFRD）可低至10ns。
   • PIN結構優化可降低VFRM。

四、應用與標準

1. • IEC 60747-9：半導體器件測試方法。
   • JEDEC JESD282B：二極管動態參數測量規范。
2. • 高頻開關電源：需低tfr以減小開關損耗。
   • 逆變器與電機驅動：需抑制VFRM避免IGBT誤觸發。
   • 光伏系統：優化二極管恢復特性可提升MPPT效率。

五、注意事項

1. 避免寄生參數干擾：縮短探頭引線，使用低感抗PCB布局。
2. 重復性測試：多次測量取平均值，排除噪聲影響。
3. 安全防護：高di/dt測試可能產生電磁干擾，需屏蔽測試環境。