在功率电子电路的实际应用中，常常会遇到这样一种令人困扰的情况，当体二极管已经处于反偏状态时，MOS 管开通瞬间的电流却突然抬高。以半桥电路为例，通常半桥中的两只 MOS 管不会同时收到高电平信号，并且工程师也会特意留出死区时间，然而在开通瞬间，仍然会出现一股很高的电流。这一异常现象的成因，可能并非是驱动逻辑直通，而是另一只 MOS 管体二极管留下的反向恢复电荷在作祟。
反偏不等于电流立刻为零
当 PN 结正向导通时，在结区以及邻近的区域会存储一定数量的少数载流子。一旦外部电压发生翻转，电流需要先反向流动一段时间，将这些存储的电荷移走，二极管才能够重新获得反向阻断能力。这段反向电流所围成的面积对应着反向恢复电荷 Qrr，而其峰值和持续时间会受到正向电流、结温、反向 di/dt 以及器件结构等多种因素的影响。当体二极管刚刚承担过续流任务时，就不能简单地将其视为理想开关。因为此时虽然门极信号已经关闭，但结内部存储的电荷并不会立刻消失。
恢复电流要从对侧开关经过
还是以半桥电路为例，在下管体二极管于死区时间内进行续流后，上管随后开通。当开关节点被快速拉高时，下管二极管会承受反向电压，此时恢复电流会经过直流母线、上管、开关节点以及下管体二极管形成闭合回路。这样一来，上管所检测到的电流就不只是包含负载电流，还会加上清除电荷所产生的电流分量。倘若换流回路中的寄生电感较大，快速变化的电流就会产生附加电压，进而激起振铃现象。同时，上管的开通损耗会增加，下管也可能同时承受较高的反向电压以及恢复功耗。
死区过长和过短都可能惹麻烦
如果死区时间设置过短，会增加上下管交叠导通的风险；而死区时间过长，则会使更多的负载电流流入体二极管，导致正向导通时间和存储电荷增加。因此，对于死区时间的优化不能仅仅追求 “留得更宽”。可以利用同步整流时序来减少二极管的实际导通时间，或者选择反向恢复特性更温和的器件。某些特定的拓扑结构还能通过软开关技术，使电压和电流在更有利的条件下实现换向。此外，改变栅极电阻可以调整开通 di/dt，但这也会同时影响损耗、振铃以及恢复峰值，所以需要结合安全工作区和温度等因素进行全面评估。
测量时先证明它不是直通
为了准确判断电流异常升高的原因，在测量时至少需要同时观察两路 VGS、开关节点 VDS 以及桥臂电流。首先要确认在电流尖峰出现之前，哪只体二极管正在进行续流；然后比较尖峰与对侧开通沿的对应关系。通过改变死区时间、温度、负载电流和栅极电阻等参数，观察尖峰是否按照反向恢复的规律发生变化。在进行高侧测量时，要严格控制探头的共模干扰以及回路面积，并且电流探头的带宽也要足够，否则尖峰可能会被削平或者被探头的接地环路伪造。另外，器件手册中的 Qrr 参数必须结合规定的测试条件进行读取，不能脱离 di/dt 和温度等因素简单地横向比较一个数字。
图 4 典型换流波形图把 VGS、VDS 和恢复电流放在一起，便于区分恢复与逻辑直通
布局决定尖峰会不会变成过压
当恢复电流不可避免时，在电路布局上需要采取一些优化措施。母线的高频去耦电容、上下管与电容之间的环路应尽量设计得短而紧凑，同时要将驱动回路与功率回路分开。开关节点的大面积铜箔会增加耦合效应，而源极公共电感则会使功率电流反过来干扰门极信号。必要时，可以使用 Kelvin 源极、独立开关速度控制、RC 或 RCD 吸收电路，但吸收参数应根据振铃频率和寄生参数进行估算后再进行验证，不能仅凭经验随意设置。在替换 MOS 管时，除了要考虑导通电阻外，还需要同时关注体二极管压降、Qrr、恢复软硬程度、结电容和热阻等参数。需要注意的是，低 RDS (on) 并不一定能保证换流过程更加轻松。此外，反向恢复电流还会通过公共源极电感影响门极。当功率电流快速上升时，源极寄生电感会产生电压，使得驱动器检测到的 VGS 与芯片内部真实的 VGS 不同，这可能会形成负反馈，减慢开通速度，也可能在另一只管上造成门极反弹现象。因此，在测量时应尽量使用 Kelvin 源或把差分探头直接跨在门源引脚，而不是从驱动器地端进行推算。如果采用 SiC MOSFET 或氮化镓器件，由于体二极管或第三象限导通机理、恢复特性和推荐死区与硅 MOS 有所不同，应以对应手册和实际应用条件为准。在实际的实验台架上，还需要覆盖轻载、重载、启动、短路恢复和双向功率流等各种工况，避免仅仅在一个稳态点将尖峰调小。验证应将恢复尖峰与器件额定值分开描述，分别列明探头测得的峰值、估算的结温、手册测试条件和安全裕量等信息。若波形随探头位置大幅变化，应先修正测量回路，再决定是否增加吸收电路。
