Was ist eine Fast Recovery Diode?
Eine Diode ist ein übliches elektronisches Gerät mit zwei Anschlüssen. Es lässt zu, dass ein elektrisches Signal in eine Richtung geleitet wird, blockiert jedoch ein Signal, das versucht, in die andere Richtung zu gelangen. Im Betrieb schaltet eine Diode ständig zwischen Leiten in die gewünschte Richtung und Sperren in die unerwünschte Richtung hin und her. Wenn eine Diode schaltet, dauert es einen kurzen Moment, der Erholungszeit genannt wird, um sich zu erholen und vom leitenden zum sperrenden Zustand zu wechseln. Während der Erholungszeit kann eine kleine Signalmenge in die falsche Richtung laufen. Eine Fast-Recovery-Diode ist eine Diode, deren Erholungszeit so kurz wie möglich ist, damit das unerwünschte Signal Hochleistungs- oder Hochfrequenzgeräte nicht stört.
Standard-Halbleiterdioden bestehen aus zwei Materialteilen, beispielsweise Silizium. Ein Teil ist positiv geladen, Anode genannt, und das andere ist negativ geladen, Kathode genannt. Solche Dioden werden nach den beiden geladenen Abschnitten und der Schaltwirkung, die an der Verbindungsstelle stattfindet, an der sich die beiden Teile treffen, als PN-Sperrschichtdioden bezeichnet.
Wenn ein elektrischer Strom in die Kathode eintritt, kann er nicht durch die negativ geladene Kathode der Diode fließen, die die gleiche elektrische Ladung aufweist und blockiert ist. Ein durch die Anode eintretender Strom kann jedoch durch die positiv geladene Anode fließen und sich durch die Kathode und aus der anderen Seite der Diode zum Rest des Stromkreises fortsetzen. In den meisten Anwendungen, beispielsweise beim Umwandeln eines Wechselstromsignals in Gleichstrom, wird eine Diode regelmäßig zwischen Leiten und Sperren umgeschaltet.
Während der Zeit, in der eine Diode leitet, baut der durch die Diode fließende Strom eine negative Ladung in der normalerweise positiven Anode der Diode auf. Wenn es dann in seinen Sperrmodus umschaltet, lässt diese aufgebaute Ladung elektrischen Strom in umgekehrter Richtung durch die Diode fließen, bis die Ladung abfließt. Die Zeit, die diese Ladung benötigt, um sich aufzulösen, und die Diode, um das Signal vollständig zu blockieren, wird als Erholungszeit der Diode bezeichnet.
Für die meisten Anwendungen ist die Erholungszeit einer Standarddiode, die normalerweise weniger als 100 Millisekunden beträgt, kein Problem. Ebenso ist das Signal, das die Diode während der Erholungszeit durchläuft, oft zu schwach, um von Belang zu sein. Bei bestimmten Hochgeschwindigkeits-, Hochfrequenz- oder Hochleistungsanwendungen kann jedoch die Erholungszeit einer Diode von entscheidender Bedeutung sein und die Verwendung einer schnellen Erholungsdiode erfordern.
Im Betrieb überwindet eine schnelle Erholungsdiode normalerweise die lange Erholungszeit einer Standarddiode, indem ein Metallsegment anstelle eines der Halbleitersegmente verwendet wird, beispielsweise eine Schottky-Diode. Eine andere Art von Fast-Recovery-Diode, die als golddotierte Diode bezeichnet wird, verwendet Gold- oder Platinadditive, um die Leitfähigkeit eines der Diodensegmente zu erhöhen. In der Praxis sorgt die Verwendung von Metall anstelle von Halbleiter für eine höher leitende Diode. Diese höhere Leitfähigkeit ermöglicht es der in der Diode aufgebauten Ladung, sich mit einer viel schnelleren Geschwindigkeit, üblicherweise im Bereich von zehn Nanosekunden, aufzulösen, was die Erholungszeit der Diode erheblich verkürzt.