[发明专利]一种用于抵制二极管内反向恢复电荷的系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体和电子技术领域，具体是指一种用于抵制二极管的反向恢复电荷的电路系统。

背景技术

功率二极管、阶跃二极管、IGBT、晶闸管以及快恢复二极管等功率半导体器件广泛应用于电力电子领域，这些器件在正反向电压的转换过程中存在反向恢复特性[孙涛，徐大林，双管正激中二极管反向恢复的研究和抑制[J]，电源技术，2010年第1期：57-59.]，即其器件内存储的电荷要经历一段时间才完全消失，这将在电路系统中引起电磁干扰。

而这些功率半导体二极管，要求反向恢复电荷少、反向恢复时间短、以减少电磁干扰，抑制浪涌发生。同时，当功率二极管由正向导通变为反向偏置的状态时，储存在管内漂移区的电荷会阻止器件立即恢复到反向截止状态，产生了反向恢复特性和反向恢复电荷，减少反向恢复电荷也就间接地减少了对最高工作频率的限制。

目前，为了改进二极管的反向恢复特性，器件制造商们在工艺阶段用载流子寿命控制技术来引进复合中心，但这导致了二极管的通态损耗和击穿耐压、开关速度之间的失衡。也可选择碳化硅材料来制造器件，但价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种有效抵消反向恢复电荷，改善反向恢复特性，缩短反向恢复时间的电子系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是该该装置为正向偏置于被测功率二极管（DUT）两端的电流注入电路，注入电流为mA—A范围，所述电流注入电路包括nS级脉冲发生器和串联于其后的用于加速脉冲的上升沿时间和下降沿时间的脉冲边沿加速电路。

进一步设置是所述的nS级脉冲发生器包括构成主回路的正弦波信号源（VS，其频率f_s=100±10MHz，功率20±2dBm）、调节电阻（Rg）和阶跃恢复二极管（SRD，可选用工业与信息化部第55研究所的WY411C、2CJ4211/2CJ4212以及美国MACOM公司的MA44768、美国Metelics公司的SMMD830），阶跃恢复二极管（SRD）的两端为脉冲信号输出端，nS级触发脉冲发生器的还包括有连接于主回路上的稳定自偏置电路、低通谐振匹配电路和激励谐振电路。其中稳定自偏置电路由电容（Cb）、电感（Lb）和电阻（Rb）构成，Cb和Lb的截止频率为f_T=(0.5—2)f_s。低通谐振匹配电路由电感（LM）和电容（CM）构成，两者取值受正弦波信号源（VS）内阻及频率、激励电感（L）限制。激励谐振电路由激励电感（L）和电容（CT）构成，谐振在信号源VS频率f_s之上，其中L与脉冲宽度及SRD的反向电容C_j有关。

本设置的技术方案的nS级脉冲发生器的不同于文献的思想[陈炯, 尹毅, 肖登明，脉宽和幅值可调的新型超窄脉冲发生器的研制[J]，高电压技术，2005年第31卷第5期：39-40，49；张祥龙 王 毅 田付强 施洪生，双极性与单极性ns级高压脉冲电源设计及特性比较[J]，高电压技术，2012年第38卷第4期：963-970；贺元吉，张亚洲，李传胪，一种高压ns级脉冲形成电路[J]，高电压技术，2000年第26卷第4期：13-15.]。

进一步设置的进一步设置的所述的脉冲边沿加速电路包括隧道二极管（BG2）以及与隧道二极管（BG2）串联的反向二极管（BG1）（如1N5341型），所述反向二极管（BG1）是一种齐纳隧穿二极管，隧道二极管（BG2）与反向二极管（BG1）构成串联稳压，用于控制以高频放大管（BG3）（如C3355型）构成的共射放大电路的静态工作点，以放大脉冲电压幅度，所述脉冲边沿加速电路还包括以高频大功率管（BG4）（如BLF861型）构成的射极跟随器，以放大脉冲的电流幅度。输出脉冲Uo的高电平可达到约18伏。由于隧道二极管的响应速度特别快，输出Uo电平可迅速响应输入脉冲高低电平的变化，所以输出脉冲的前后沿很陡，所述脉冲边沿加速电路起到了脉冲边沿加速的作用。

本发明思路的脉冲边沿加速电路明显区别于发射极耦合逻辑（ECL）电路的办法，也不同于文献的思想[张嘉岷，王厚军，付在明，电子测量技术，2007年第30卷第7期：175-177，徐地华，曹勇，梅领亮，秦开宇，陈伯平，超快边沿阶跃脉冲发生器，中国实用新型专利，专利号200920264756.1；斯蒂芬·J，鲍姆加特纳，布拉德·安东尼，纳兹克，脉冲整形电路，中国发明专利，专利号200610138094.4.]。