MOSFET反向恢复时间（TRR）参数解读

• 什么是MOSFET反向恢复时间？
  
• 体二极管从导通到关断过程中载流子的运动？
  
• 二极管反向恢复过程曲线
  
• TRR影响因素
  

什么是MOSFET反向恢复时间？

功率MOSFET结构中，P-体区与N-漂移区构成的PN结体二极管（如下图）：

MOSFET的反向恢复时间（TRR）是指其体二极管从正向导通状态切换到反向截止状态所需的总时间。

MOSFET应用在半桥、全桥、LLC电源系统及电机控制系统中时，体二极管会经历此反向恢复过程。

体二极管从导通到关断过程中载流子的运动？

体二极管承受正向电压VFSD时，破坏了载流子漂移与扩散的动态平衡（漂移＜扩散），P区空穴和N区电子在加速向对方区域扩散，这时进入P区的电子和进入N区的空穴分别成为该区的少子，这些少子比无外加电压时多，这些多出来的少子称为非平衡少子。

这些非平衡少子，依靠积累时浓度差在N区和P区进行扩散。空穴在N区扩散过程中，同N区中的多子电子相遇而复合，距离PN结边界越远，复合掉的空穴就越多，进而形成正向电流。通常把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。

当体二极管施加反向电压时，P区存储的电子和N区存储的空穴不会马上消失，它们将通过两个途径逐渐减少：

a.在反向电场作用下，P区电子被拉回N区，N区空穴被拉回P区，形成反向漂移电流；

b.与多数载流子复合。

二极管反向恢复过程曲线

T0～T1阶段

PN结处于正向偏置，即势垒区仍然很窄，PN结的电阻很小，二极管的正向电流以一固定的di/dt逐渐减小，di/dt的大小由外电路电压与电感决定。

T1～T2阶段

二极管的存储电荷在反向电压的作用下开始扫出，PN结处等离子浓度逐渐衰减为0，即在PN结处形成耗尽层，PN结开始承受反向电压。在T2时刻，二极管电压达到VDC，di/dt降到0，扫出电流达到最大值，即IRRM。

T2～T3阶段

反向电流由从等离子区扩散到耗尽层的载流子维持，由于等离子的持续耗散，在空间电荷区的边缘过量电荷浓度的梯度逐渐减小，导致T2后的反向电流将减小。

其他关联参数

硬恢复特性会导致很高的di/dt，产生振铃，影响系统的可靠性，导致系统的EMI超标，效率下降等。

TRR影响因素

二极管类型

不同器件少数载流子存储效应不同，普通Si二极管>FRD>FRED>SiC SBD（TRR≈0）。

材料类型

不同材料载流子寿命与禁带宽度差异，禁带宽度越大，载流子寿命越短，TRR越小，例如SiC>Si。

制造工艺

重金属掺杂/电子辐照引入复合中心，掺杂浓度越高、辐照剂量越大，载流子寿命越短，TRR越小。

工作结温Tj

结温升高延长载流子寿命，Tj每升高50℃，TRR约增加1~2倍。

正向导通电流IF

IF越大，存储的少数载流子越多，TRR延长。

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