如何測量二極管電容和反向恢復(fù)

前幾天，來自采購部門的Linda遇到了一個問題：來自運營部門的Lou需要更換開關(guān)電源上的短路二極管。 darned的東西標有一個奇怪的部件號，沒有任何谷歌搜索可以破譯。

有一個可識別的徽標標記，但該制造商無法提供數(shù)據(jù)表。零件編號來自之前收購的公司，對于特定客戶而言是獨一無二的。我們獨自一人。

幸運的是，還有第二個相同的單元用于維修，而Lou能夠為我提供相同類型的良好二極管?，F(xiàn)在我所要做的就是找出它是什么。標準整流二極管？齊納？肖特基？反向電壓擊穿額定值？結(jié)電容？恢復(fù)時間？

從DO-41封裝尺寸可以很容易地推斷出額定功率為瓦特。注入各種電流并測量正向壓降也很容易，以確定它不是肖特基二極管。串聯(lián)幾個電源并逐漸增加反向電壓（在達到齊納閾值時具有足夠的串聯(lián)電流限制電阻）證明它不是齊納二極管 - 至少不低于200伏。

所需的PIV額定值可以通過首先替換具有高額定電壓的測試二極管并稍后確定范圍來解決。

這只留下未知的結(jié)電容Cj和反向恢復(fù)時間Trr。這是二極管在突然從正向偏置切換到反向偏置時保持導通的時間。我不得不想辦法測量這些參數(shù)。沒有異國情調(diào)的設(shè)備;足以進入球場 - 換句話說，一個函數(shù)發(fā)生器，具有40ns的下降時間和100MHz的范圍，這是我必須使用的。

測試設(shè)置很簡單：使用5V脈沖驅(qū)動被測二極管（DUT） - 直流偏移設(shè)置為負極以偏置二極管僅在正峰值期間開啟。限制DUT的兩側(cè)并在關(guān)閉邊緣觸發(fā)。改變DC電壓偏移控制DUT正向電壓和傳導電流。測量DUT導通電流，測量其50Ω串聯(lián)電阻上的壓降。

首先要做的是描述測試設(shè)置。像這樣的MickeyMouse?測試如何與真正的二極管相關(guān)？這是通過首先測量一些已知的DUT進行比較并確定設(shè)置的有效性來確定的。我測試了以下DUT，發(fā)現(xiàn)結(jié)果非常有趣：

1N4002 - 標準日常整流器，額定Cj為15pF，未指定Trr

1N4148 - 高速開關(guān)二極管，指定Cj為4pF，Trr為8ns

MUR880 - 高電流，快速恢復(fù)整流二極管，指定Cj為300pF，Trr為200ns

神秘DUT

100ns/div的時間刻度對于所有圖像都是恒定的為了便于比較。

從1N4002開始，設(shè)置脈沖發(fā)生器的直流偏移，使脈沖的高電平為零伏，從頂部開始兩個分壓，降至-5V反向偏見。 DUT沒有進入導通狀態(tài)，非常輕微的負電流（藍色跡線）是由DUT的小Cj電容引起的。

為了將來參考，臨時增加了一個120pF的電容DUT，然后移除剩余的測量值。藍色電流僅由電容引起，必須與反向電流區(qū)分開來。

脈沖發(fā)生器直流偏移設(shè)置為400mV更正，才開始打開DUT。在下降沿之前的左側(cè)的高黃色部分顯示DUT兩端的400mV正向電壓。大電壓階躍導致小的反向電流流動。

直流偏移提高100mV，使DUT更硬，Vf = 500mV。反向電流為2V/50Ω= 40mA，持續(xù)時間約為100ns。

直流偏移再升高100mV，使DUT開啟得更硬，Vf = 600mV?，F(xiàn)在反向電流達到60mA，恢復(fù)時間變得非常明顯。

如果Vf = 700mV，正向電流= 16mA，則再增加100mV的DC偏移。二極管驅(qū)動為正向?qū)ㄔ嚼щy，反向恢復(fù)時間越長。上圖顯示DUT的導通電流約為1200ns，在開關(guān)關(guān)閉之前，整個結(jié)點的電壓約為600mV。這表明標準整流二極管在50或60Hz時是如何正常使用的，其中逐漸平滑變?yōu)榉聪蚱帽榷O管的Trr長得多。但是你可以看到，在突然的開關(guān)模式操作中，二極管在很長一段時間內(nèi)成為虛擬短路。不好。

現(xiàn)在讓我們將上面的內(nèi)容與1N4148進行比較。

調(diào)整DC偏移以使1N4148接通硬，Vf = 800mV，If = 20mA。在這個邊緣速度下沒有可測量的反向恢復(fù)時間。

調(diào)整直流偏移和幅度，使1N4148硬接通到脈沖發(fā)生器的極限，50歐姆終端在DUT輸入端暫時移除，最大正向電流為100mA，仍然沒有可測量的反向電流。請注意，比例已暫時更改為5V/div。

接下來讓我們比較MUR880。

MUR880，Vf = 0伏。較高的Cj導致下降沿的電流流動 - 基于先前測量的120pF電容值，約為100pF - 優(yōu)于300pF的數(shù)據(jù)手冊規(guī)格。

MUR880硬接通，Vf = 600mV，If = 20mA。根據(jù)數(shù)據(jù)表，Trr約為200ns。

MUR880像以前一樣被驅(qū)動到脈沖發(fā)生器的極限。 If和Irr都是100mA。刻度暫時改為5V/div。正如預(yù)期的那樣，反向恢復(fù)時間仍為200ns。
小型Trr使得該二極管適用于高電流開關(guān)模式，但即便如此，工作頻率的限制之一是二極管的導通速度有多快。同步驅(qū)動的FET代替二極管可以克服這一限制。

最后我們看一下未知的二極管。

未知的DUT，Vf = 0伏。我暫時提高了藍色靈敏度并用DUT代替小電容來發(fā)現(xiàn)DUT Cj在零偏壓時約為25pF。

未知DUT硬接通，Vf = 600mV，If = 20mA。 Trr大約是100ns。

未知的DUT，像以前一樣被驅(qū)動到脈沖發(fā)生器的極限。 If和Irr都是100mA。請注意，刻度已暫時更改為5V/div。反向恢復(fù)時間仍為100ns。

根據(jù)上述測量結(jié)果，UF4004或UF4007將是替代未知快速恢復(fù)DUT的不錯選擇。我告訴Linda得到兩者并讓Lou首先嘗試1000V UF4007，測量峰值Vr，如果足夠低，使用400V UF4004，其前向VI曲線更接近未知。