不同寄生电感对二极管反向恢复特性的影响

寄生电感本质上是一个电感器，它是电路中不需要但又无法避免的电感。它满足公式 u = L * di/dt。寄生电感通常由电路布局和元件等因素引起。

它会寄生在电路板上的 PCB 走线或其他元件的电感上，例如 PCB 上的铜线、过孔、芯片内部的键合线、元件引脚、电缆等。这些寄生电感通常具有 nH 量级的电感。

寄生电感的大小不仅影响芯片的瞬态电压和电流，还会影响芯片的损耗和发热量。因此， SHYSEMI想向大家介绍：在不同的寄生电感下，二极管反向恢复特性会受到哪些影响。

1.无寄生电感的反向恢复特性

当二极管无寄生电感时，反向恢复峰值电流IRRM为32.23A ，反向恢复电荷QRR为3.06μC ，反向恢复损耗EOFF为1.434mJ 。无寄生电感时的反向恢复电流-电压波形如图1所示。

图1 本文FRD/MUR反向恢复电流-电压波形

在相同的 BV 和 VF 条件下，PIN 二极管和传统 CIC 二极管的 IRRM 比本文设计的二极管的 IRRM 高得多，如图 2 所示。

图2 三种类型的FRD/MUR反向恢复电流波形

忽略寄生电感，这三种器件的反向恢复参数如表1所示。

表1 三种无寄生电感FRD/MUR反向恢复参数比较

如表1所示，本文设计的二极管的反向恢复峰值电流IRRM比其他两种二极管低约60% ，静态反向恢复速率QRR比其他两种二极管低约32.2% ，软化因子S显著高于其他两种二极管。同时，由于软化因子较大，其拖尾电流也较大，导致其反向恢复损耗EOFF最多比其他两种二极管高约14.8 % 。三种二极管的反向恢复损耗如图3所示。

图 3 三个无寄生电感的 FRD/MUR 器件的反向恢复损耗

2.低寄生电感反向恢复特性

在低寄生电感（30nH）条件下，三种类型的反向恢复参数如表2所示。

表2 三种FRD/MUR类型在30nH寄生电感条件下的反向恢复参数比较

图 4 显示了三种器件的反向恢复电流波形。从图中可以看出，本文设计的 FRD/MUR 结构即使存在寄生电感，仍然保持极低的 IRRM，这使得表 2 中的所有反向恢复数据都明显优于传统的 PIN 或 CIC 二极管。

图 4：寄生电感为 30 nH 时三个 FRD/MUR 器件的反向恢复电流波形

图5显示了三个组件的反向恢复损失。

图 5：寄生电感为 30 nH 时三个 FRD/MUR 器件的反向恢复电流波形

3.高寄生电感的反向恢复特性

在较高的寄生电感（80 nH）条件下，传统的 PIN 二极管和 CIC 二极管均表现出振荡现象，如图 6 所示。然而，本文设计的二极管仍然保持了优异的软恢复特性。

图 6：三种类型的 FRD/MUR 在 80nH 寄生电感下的反向恢复电压波形。

（a）传统PINFRD/MUR；（b）传统CICFRD/MUR；（c）本文设计的FRD/MUR

在较高的寄生电感（2000 nH）下，本文设计的二极管仍然保持优异的反向恢复特性，如图7所示。没有振荡或明显的阶跃电压。

图 7：寄生电感为 2000nH 时 FRD/MUR 器件反向电流的电压波形

概括

1. 串联寄生电感 → 主要影响反向恢复电流的下降速率，并增加电压尖峰。
2. 回路寄生电感 → 影响整体开关过程，增加损耗和振荡。
3. 优化方法：降低电感（布局优化、低电感封装）、选择合适的二极管、添加缓冲电路（如RC吸收器）。

在高频开关电源（如降压、升压和 LLC 谐振转换器）或逆变器中，寄生电感的影响尤为关键，在 PCB 设计和元件选择阶段应给予特别考虑。