¿Qué es un Diodo de Recuperación Rápida?
Un diodo de recuperación rápida (FRD) es un diodo de unión PN capaz de funcionar rápidamente.
También se denominan diodos rápidos y a veces se abrevian como FRD. Su estructura y función son las mismas que las de los diodos rectificadores ordinarios, pero mientras que los diodos rectificadores son adecuados para la rectificación de baja frecuencia por debajo de 500 Hz, los diodos de recuperación rápida son adecuados para la rectificación de alta frecuencia entre unos pocos kHz y 100 kHz.
Los diodos de recuperación rápida tienen medidas para reducir el tiempo de recuperación inversa trr desde el estado encendido al estado completamente apagado, y el trr de los diodos rectificadores es de unos 5-10 us, mientras que el trr de los diodos de primera recuperación es de unos 50-100ns.
Usos de los Diodos de Recuperación Rápida
Los diodos de recuperación rápida pueden utilizarse en fuentes de alimentación conmutadas integrándose en circuitos de corrección del factor de potencia (PFC) que suprimen las corrientes de alta frecuencia.
Los circuitos de corrección del factor de potencia, abreviados como circuitos PFC, constan de un diodo, un inductor y un MOSFET; en el modo de funcionamiento continuo de los circuitos PFC, el MOSFET se conecta antes de que la corriente del inductor alcance 0 A, lo que le obliga a desconectarse mientras fluye corriente en el diodo, provocando una corriente de recuperación y Se genera ruido de conmutación. Para evitar este ruido existen Diodos de recuperación rápida con trr pequeño.
Los diodos de recuperación rápida también se utilizan en convertidores CA/CC y circuitos inversores.
Estructura de los Diodos de Recuperación Rápida
Los diodos de recuperación rápida son diodos de unión PN: el terminal del electrodo de la capa P se denomina ánodo y el terminal del electrodo de la capa N se denomina cátodo, y sólo puede pasar la corriente directa que fluye del ánodo al cátodo, mientras que la corriente inversa apenas puede pasar. Aprovechando esta propiedad, los diodos de recuperación rápida pueden convertir la corriente alterna en corriente continua.
La estructura y la función son las mismas que las de los diodos rectificadores ordinarios, pero los diodos de recuperación rápida tienen medidas para reducir la trr.
Si se crea una trampa de portadores cerca de la unión PN mediante irradiación con haz de electrones o difusión de metales nobles, los huecos que entran en la capa N quedan atrapados en la trampa de portadores en su camino hacia el lado del ánodo y desaparecen, acortando así el tiempo de viaje de los huecos y reduciendo la trr.
Principio de los Diodos de Recuperación Rápida
Cuando un diodo se pone en polarización inversa repentinamente en un estado de polarización directa con corriente fluyendo a través de él, los huecos de la capa P se mueven hacia el lado del ánodo y los electrones de la capa N se mueven hacia el lado del cátodo, provocando una corriente de recuperación que fluye en dirección opuesta a la corriente de avance. El tiempo que transcurre hasta que los huecos y electrones se han desplazado completamente y se forma una capa de agotamiento cerca de la unión PN y la corriente de recuperación deja de fluir es trr.
Si la corriente de avance es alta, los huecos y electrones atraviesan la superficie de la unión PN y entran en la región opuesta. Si aquí se aplica una polarización inversa repentina, los huecos que entran en la capa N tardan un tiempo en volver al ánodo, y este tiempo puede determinar trr.
En un Diodos de recuperación rápida, la corriente de recuperación converge bruscamente cuando se aplica una polarización inversa, y el zumbido (fluctuación) puede causar ruido. Por lo tanto, es importante que los Diodos de recuperación rápida no sólo tengan un tiempo de recuperación inversa pequeño, sino que también tengan la característica de una recuperación gradual de la corriente de recuperación.
Cómo seleccionar un Diodo de Recuperación Rápida
Los diodos rectificadores pueden dividirse en cuatro tipos principales: Diodos de recuperación rápida, tipos de uso general, tipos de conmutación y diodos de barrera Schottky.
1. Diodos de Recuperación Rápida
Los diodos rápidos con trr mejorada y altas tensiones de resistencia, como 800 V, son posibles. Sin embargo, la especificación estándar de alta tensión y alta corriente es de unos 2 V. En los últimos años, ha habido muchos tipos con una tensión directa (VF) más baja.
2. Tipo de uso General
Se trata de un puente de diodos con una combinación de diodos para la rectificación. Se utilizan para la protección contra sobrecorrientes cuando las baterías o las fuentes de alimentación se conectan en sentido inverso. El VF difiere en función de la corriente que se pueda manejar. 1 V es estándar, que es el VF general de los diodos fabricados con uniones PN de silicio. trr asume la rectificación de fuentes de alimentación comerciales como 50 Hz/60 Hz.
3. Tipo de Conmutación
Utilizado principalmente para fuentes de alimentación conmutadas, el VF es el mismo que para el tipo de uso general. El trr es más rápido que para el tipo de uso general, pero no tan rápido como para los diodos de recuperación rápida o los diodos de barrera Schottky.
4. Diodo de Barrera Schottky
Utiliza una barrera creada en la unión del semiconductor y el metal. Tienen características de conmutación rápida y baja VF: la VF es de alrededor de 0,8 V incluso a corrientes elevadas como 10 A, y de alrededor de 0,5 V para varios A. Una gran corriente de fuga en sentido inverso puede provocar un embalamiento térmico.