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ファーストリカバリーダイオードについての概要、用途、原理などをご説明します。また、ファーストリカバリーダイオードのメーカー17社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。ファーストリカバリーダイオード関連企業の2024年11月注目ランキングは1位:オン・セミコンダクター株式会社、2位:ルネサスエレクトロニクス株式会社、3位:サンケン電気株式会社となっています。
ファーストリカバリーダイオード (英: Fast Recovery Diode) とは、高速動作が可能なPN接合ダイオードです。
高速ダイオードとも呼ばれ、FRDと略される場合もあります。構造や機能は一般の整流ダイオードと同じですが、整流ダイオードが500Hz以下の低周波の整流に適しているのに対し、ファーストリカバリーダイオードは数kHz〜100kHzの高周波の整流に適しています。
ファーストリカバリーダイオードにはオン状態から完全なオフ状態になるまでの逆回復時間trrを小さくするための対策が施され、整流ダイオードのtrrが5〜10us程度に対し、ファーストリカバリーダイオードのtrrは50〜100ns程度です。
ファーストリカバリーダイオードは高周波電流を抑制する力率改善 (英: Power Factor Correction) 回路に組み込まれてスイッチング電源に使用可能です。
力率改善回路はPFC回路と略され、ダイオード、インダクタ、MOSFETで構成されます。PFC回路の連続動作モードではインダクタ電流が0Aになる前にMOSFETがオン状態になるため、ダイオードに電流が流れている間に強制的にオフになり、リカバリ電流が流れてスイッチングノイズが発生します。このノイズを防ぐためにtrrが小さいファーストリカバリーダイオードを利用可能です。
またファーストリカバリーダイオードはAC/DCコンバータやインバータ回路にも使われています。
ファーストリカバリーダイオードはPN接合ダイオードです。P層からの電極端子をアノード、N層からの電極端子をカソードといい、アノードからカソードへ流れる順方向の電流だけを通し、逆方向の電流はほとんど通さない性質があります。この性質を利用してファーストリカバリーダイオードは交流を直流に変換可能です。
構造や機能は一般的な整流ダイオードと同じですが、ファーストリカバリーダイオードにはtrrを小さくするための対策が施されています。
PN接合付近に電子線の照射や貴金属の拡散でキャリアトラップを作るとN層に侵入した正孔はアノード側に向かう途中でキャリアトラップに捕えられて消滅するため、正孔の移動時間は短くなりtrrが小さくなります。
ダイオードに電流が流れている順バイアスの状態で急に逆バイアスをかけると、P層の正孔はアノード側に、N層の電子はカソード側に移動し、順方向の電流とは逆向きのリカバリ電流が流れます。正孔と電子が完全に移動してPN接合付近に空乏層ができ、リカバリ電流が流れなくなるまでの時間がtrrです。
順電流が大きいと正孔と電子はPN接合面を通り過ぎ、反対側の領域に侵入します。ここで急な逆バイアスを印加するとN層に入り込んだ正孔がアノードに戻るまでに時間がかかり、この時間がtrrを決定可能です。
ファーストリカバリーダイオードでは逆バイアスをかけたときのリカバリ電流が急に収束し、リンギング (ゆれ) が発生するとノイズの原因になります。したがってファーストリカバリーダイオードには逆回復時間が小さいだけでなく、リカバリ電流がゆるやかに回復する特性も重要です。
整流ダイオードは大きく4種類に分けられ、ファーストリカバリーダイオード、汎用タイプ、スイッチングタイプ、ショットキーバリアダイオードなどです。
trrを改善した高速ダイオードで、800Vのような高耐圧も可能です。ただし高耐圧高電流仕様は2V程度が標準的で、近年は順方向電圧 (VF) を低くした種類も多いです。
整流用にダイオードを組み合わせたダイオードブリッジです。電池や電源を逆接続したときに過電流が流れないよう保護用に使用されます。扱える電流でVFは違い、シリコンのPN接合でできたダイオードの一般的なVFである1V程度が標準的です。trrは50Hz/60Hzなどの商用電源の整流が前提です。
主に電源の切り替えに使われ、VFは汎用タイプと同じです。trrは汎用タイプと比べて高速ですが、ファストリカバリダイオードやショットキーバリアダイオードのような速度はありません。
半導体と金属の接合で生じる障壁を用います。スイッチング特性が速く、VFが低いです。VFは10Aなどの大電流でも0.8V程度、数Aなら0.5V前後です。逆方向のリーク電流が大きいため熱暴走を起こす可能性があります。
参考文献
https://toshiba.semicon-storage.com/jp/semiconductor/knowledge/e-learning/discrete/chap2/chap2-2.html
https://www.shindengen.co.jp/products/semi/column/basic/diodes/frd.html
https://www.semicon.sanken-ele.co.jp/sk_content/an0014_jp.pdf
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
2024年11月の注目ランキングベスト10
注目ランキング導出方法| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | オン・セミコンダクター株式会社 |
14.3%
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| 2 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 |
10.7%
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| 3 | サンケン電気株式会社 |
10.7%
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| 4 | 株式会社オリジン |
10.7%
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| 5 | 本田通信工業株式会社 |
7.1%
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| 6 | Taiwan Semiconductor Japan Ltd. |
7.1%
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| 7 | ミツミ電機株式会社 |
7.1%
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| 8 | 新電元工業株式会社 |
7.1%
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| 9 | 東芝デバイス&ストレージ株式会社 |
7.1%
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| 10 | 株式会社タイワン・セミコンダクター |
3.6%
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注目ランキングは、2024年11月のファーストリカバリーダイオードページ内でのクリックシェアを基に算出しています。クリックシェアは、対象期間内の全企業の総クリック数を各企業のクリック数で割った値を指します。社員数の規模
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