pin二極管作為開關器件,其開關速度是非常重要的,就是反向恢復時間要很快,這就要求正向導通積累在n-基區內的大量少數載流子在反向關斷時必須盡快抽出或復合掉,但是,電路對功率FRD的性能要求不只是速度。對FRD主要性能要求有四項:速度快(反向恢復時間trr和恢復電荷Qrr小)、反向泄漏電流IR小、正向壓降VF小和反向恢復軟度因子S大。trr、IR和VF分別標志了FRD在電路中處于每次開關過渡過程中、關斷狀態下和導通狀態下的自身功率損耗(以下簡稱為功耗)。三個參數中任何一個的數值增加都會造成總功耗變大S標志反向恢復過程中電流恢復速度的快慢(s越大表示電流恢復越慢),S值小時電感上感生電動勢太大會造成元件過壓而擊穿、電磁輻射公害等,在提高工作頻率時只有trr造成的功耗是正比于電路所用開關頻率而增大的,所以減小trr和Qrr尤其重要。但是減小trr和Qrr時不能影響到lR、VF和S。超快、超軟、超低漏電和超低壓降才是FRD迫求的全面目標。而恰恰由于物理原理上的內在聯系,用現有技術來減少trr時會造成其他性能的變劣。比如注入的少數載流子的濃度越高,器件的正向正降就越小,復合所用的時間就長,開關時間、開關損耗就越大；少數載流子的電導調制程度低一些可使開關時間和開關損耗降低,但通態壓降和通態功耗就增大了,對同一種技術制造的器件不能同時取得通態功耗與開關功耗的最小值，只能根據實際需求在二者之間取其折衷。

　　P-i-N二極管作為開關器件,其開關速度是非常重要的,也就是說反向恢復時間(trr)要很快,反向恢復時間就是正向導通時存儲于基區的電荷耗盡的時間,它是存儲時間和下降時間之和,trr=ta+tb,見1圖。存儲時間ta,見1式,是P+-i結邊緣少數載流子完全清除的時間,此期間二極管端電壓很低,甚至小于正向壓降,電壓主要降落在P+-i結上,但是流通的電流可能很大；下降時間tb(見2式)反映了基區剩余少數載流子耗盡或復合所用的時間,此期間P-i-N二極管兩個結均承受反壓。

　　式中:τLL、τHL分別為小注入、大注入水平下的載流子壽命

　　lF、lR分別為正向、反向電流

　　R為電路中的電阻

　　Ct為pn結的勢壘電容

　　由1、2式可以看出ta、tb均和τLL/τHL有著密切的關系,ta和tb與基區寬度w及載流子壽命τ的關系如圖1。

　　圖1 ta和tb和基區寬度w及載流子壽命τ的關系

　　反向恢復電荷(Qrr)與反向恢復時間有著直接的聯系,它定義為反向恢復過程中反向電流對吋間的積分,即:

　　在圖2中利用直線段將波形進行近似,反向恢復電荷可以表示為

　　圖2 P-I-N二極管反向恢復過程中的電壓、電流波形

　　由式4可以看出反向恢復電荷Qrr隨者正向電流的下降率diF/dt的增大而增大;因為ta和tb均和載流子壽命成正比,則反向恢復電荷會近似地隨著載流子壽命平方而正比變化,就是說如果大注入條伴下過剩載流子的壽命較長,則反向存儲電荷會較多,反向恢復時間會較長。只有降低載流子的壽命,才能獲得較短的恢復時間。

　　反向過程中P+-i-N功率二極管i區的存儲電荷Qs應該等于反向恢復電荷Qrr的量

　　由4、5兩式可以得到反向恢復時間trr和大水平注入壽命τHL及反向峰值電流密度Jrrm之間的關系,如6式。

　　可見反向族復時間trr和大水平注入壽命τHL是正比關系,和反向峰電流密度Jrrm成反比。也就是說減小τHL可以加快器件反向恢復的速度,一般是通過向i區引進復合中心的方法來實現的,比如金擴散、鉑擴散、高能電子輻照以及質子、氦離子及γ離子輻照等。但是引進的復合中心在高溫下增強了空間電荷的產生率,導致漏電流增大;高沫度的復合中心由于補償效應會使基區的電阻率增加,影響器件的正向恢復特性。

　　總得來說，要減小反向恢復時間就要減小正向時的存儲電荷以及提高反向時存儲電荷的掃出速度。注入的少數載流子的濃度越低，反向復合所用的時間就越短，開關時間、開關損耗就越小，但這卻是以犧牲器件的正向壓降為代價的，只適合于低頻工作的器件；后者主要是以降低少數載流子的壽命和增大反向電流的抽取來實現。少數載流子壽命的降低可以通過壽命控制技術來實現。