高压快速软恢复二极管(Fast and Soft Recovery Diode,FSRD)在功率转换电路中为感性负载提供续流回路。随着IGBT开关性能的不断改善,要求与之反并联高压FSRD不仅具备低损耗、快速软恢复特性,而且具有高抗浪涌电流和动态雪崩能力。目前高压FSRD在性能与可靠性,尤其是在抗浪涌电流和动态雪崩之间很难进行良好的折中。此外,器件内部存在的电场偏移、电流丝演变及其抑制、终端失效等问题亟需深入地研究。针对上述问题,本文对高压FSRD的关键技术进行了研究。主要内容如下:1.分析了高压p+pn-nn+二极管的静、动态特性。重点讨论了影响零温度系数点(ZTC)、浪涌电流和反向恢复特性的关键因素,研究了在静态雪崩后正、负微分电阻和Egawa场的形成机制,以及三级动态雪崩的诱导因素。2.建立了电场梯度解析模型,分析了高压FSRD雪崩后结处峰值电场偏移的原因,研究了峰值电场偏移诱导的正微分电阻对电流丝的抑制机理,采用合适的缓冲层掺杂浓度可以提高器件的动态坚固性。探索了电流丝的演变过程,分析了载流子寿命分布对电流丝的影响,表明局部的低载流子浓度可以抑制电流丝。3.提出了阳极短路二极管(ASD),研究了器件的工作机理,导出了阳极侧寄生npn晶体管的导通条件,分析了电子注入效率的影响因素。在高通态电流密度下,新结构具有低的正向压降,从而提高了抗浪涌电流能力;在反向恢复期间,两侧寄生的晶体管导通,注入的电子和空穴会分别抑制pn-结和n-n结的峰值电场,提高了抗动态雪崩能力。4.通过电热仿真研究了高压FSRD结终端的失效机理。在反向恢复期间,高电场穿通到终端表面,使此处的电流丝、高电场强度和碰撞电离形成正反馈,引起局部温度升高,导致终端失效。5.为了解决结终端的失效问题,基于上述失效机理,提出了一种沟槽-场限环(T-FLR)终端新结构和一种波状p型电阻区(CP-FLR)终端新结构,不仅降低了终端边缘的电流丝,而且将峰值电场转移到体内,避免了正反馈的形成。电热仿真表明,两种新终端的动态坚固性都得到提高。6.通过工艺研究和仿真,制定了3.3 kV/100A FSRD的工艺实施方案,并进行了流片实验。测试结果表明,在100A的额定电流下,正向压降为2.192 V,反向击穿电压达到3.5 kV,反向恢复时间为652 ns,软度因子为0.67,获得了较好的快速软恢复特性。