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二极管的反向恢复过程
精密电阻 2021-12-02
从|转移EDN电子技术设计1二极管反向恢复过程二极管具有从正向传导到截止的反向恢复过程。将下图所示的输入电压添加到上图所示的硅二极管电路中。在0-t1的时间内,输入为+ VF,二极管导通,电路中有电流流动。令VD为二极管正向压降(硅管约为0.7V)。当VF远大于VD时,可以忽略VD。在t1时,V1突然从+ VF变为-VR。在理想情况下,二极管将立即关闭,并且电路中应该只有很小的反向电流。但是实际情况是二极管不会立即切断,而是首先从正向IF变为大反向电流IR = VR / RL。在开始逐渐减小之前,该电流持续了一段tS的时间,然后在tt之后下降到非常小的0.1IR值,然后二极管进入反向截止状态。通常,二极管从正向传导到反向截止的转换过程称为反向恢复过程。其中,tS称为存储时间,tt称为渡越时间,tre = ts + tt称为反向恢复时间。由于反向恢复时间,二极管的开关速度受到限制。 2反向恢复过程的原因电荷存储效应导致上述现象是当向二极管施加正向电压VF时载流子连续扩散和存储的结果。当施加正向电压时,P区域中的空穴扩散至N区域,并且N区域中的电子扩散至P区域。这样,不仅使势垒区(耗尽区)变窄,而且还存储了大量的载流子。电子存储在P区域中,而空穴存储在N区域中。它们都是非平衡少数族裔,如下图所示。空穴从P区扩散到N区后,它们不会立即与N区中的电子重新结合并消失,而是在一定距离LP(扩散长度)内,一方面,它们继续扩散,并且另一方面,它们与电子复合并消失。在LP范围内将存储一定数量的孔,并且将建立一定的孔浓度分布。靠近交界处边缘的浓度,离交界处越远,浓度越小。正向电流越大,存储的空穴数越多,并且浓度分布的梯度越大。电子向P区的扩散是相似的。我们将正向传导过程中非平衡少数载流子的累积现象称为电荷存储效应。当输入电压从+ VF突然变为-VR时,存储在P区域中的电子和存储在N区域中的空穴不会立即消失,但是它们会通过以下两种方式逐渐减少: P区中的电子被拉回到N区时,N区中的空穴被拉回到P区,形成反向漂移电流IR。与多数运营商重组。在这些存储的电荷消失之前,PN结仍然是正向偏置的,也就是说,势垒区域仍然非常狭窄,并且PN结的电阻仍然很小,与RL相比可以忽略不计,因此反向电流IR =(VR + VD)/ RL。 VD代表在PN结两端的正向电压降,通常VR> VD,即IR = VR / RL。在此期间,IR基本上保持不变,主要由VR和RL决定。在时间ts之后,存储在P区域和N区域中的电荷已经显着减少,势垒区域逐渐变宽,并且反向电流IR逐渐减小到正常反向饱和电流的值。在时间tt之后,二极管关断。从上面可以看出,在开关过程中二极管的反向恢复过程主要是由电荷存储效应引起的,反向恢复时间是存储的电荷消失所需的时间。二极管与普通开关之间的区别在于,二极管的“导通”状态与开关的导通状态有关。和“关闭”;取决于所施加电压的极性,并且“接通”状态由输入电压的极性来确定。该状态具有小的电压降V f,并且“ off”状态为“ off”。状态有一个小电流i0。当电压从正向变为反向时,电流不会立即变为(-i0),但是在一段时间ts内,反向电流始终很大,并且二极管不会关断。在ts之后,反向电流逐渐减小,在tf时间之后,二极管电流变为(-i0),ts称为存储时间,tf称为下降时间。 tr = ts + tf称为反向恢复时间,以上过程称为反向恢复