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淺析快恢復(fù)二極管開關(guān)和反向恢復(fù)時間的作用-漲知識必讀

信息來源：本站　日期：2017-10-25　

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快恢復(fù)二極管的特點(diǎn)

快恢復(fù)二極管的最主要特點(diǎn)是它的反向恢復(fù)時間（trr)在幾百納秒(ns)以下，超快恢復(fù)二極管以致能抵達(dá)幾十納秒。反向恢復(fù)時間(trr)，它的定義是：電流經(jīng)過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換成反向，再由反向轉(zhuǎn)換到規(guī)則低值的時間間隔。它是權(quán)衡高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。


IF為正向電流，IRM為最大反向恢復(fù)電流，Irr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī)則Irr=0.1IRM。當(dāng)t≤t0時，正向電流I=IF。當(dāng)t＞t0時，由于整流管上的正向電壓突然變成反向電壓。

因此，正向電流迅速減小，在t=t1時辰，I=0。然后整流管上的反向電流IR逐漸增大；在t=t2時辰抵達(dá)最大反向恢復(fù)電流IRM值。此后受正向電壓的作用，反向電流逐漸減小，并且在t=t3時辰抵達(dá)規(guī)則值Irr。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。由t1到t3的時間間隔即為反向恢復(fù)時間trr。

二極管的反向恢復(fù)時間

假定外加脈沖的波形如圖(a)所示，則流過二極管的電流就如圖(b)所示。

快恢復(fù)二極管反向恢復(fù)時間

      快恢復(fù)二極管反向恢復(fù)時間

外電路加以正脈沖時


快恢復(fù)二極管反向恢復(fù)時間
導(dǎo)經(jīng)過程中，二極管P區(qū)向N區(qū)輸運(yùn)大量空穴，N區(qū)向P區(qū)輸運(yùn)大量電子。


隨著時間的延長，N區(qū)內(nèi)空穴和P區(qū)內(nèi)電子不時增加，直到穩(wěn)態(tài)時中止。在穩(wěn)態(tài)時，流入N區(qū)的空穴正好與N區(qū)內(nèi)復(fù)合掉的空穴數(shù)目相等，流入P區(qū)的電子也正好與P區(qū)內(nèi)復(fù)合掉的電子數(shù)目相等，抵達(dá)動態(tài)平衡，流過P-N結(jié)的電流為一常數(shù)I1。隨著勢壘區(qū)邊境上的空穴和電子密度的增加，P-N結(jié)上的電壓逐步上升，在穩(wěn)態(tài)即為VJ。

此時，二極管就工作在導(dǎo)通狀態(tài)。

當(dāng)某一時間在外電路上加的正脈沖跳變?yōu)樨?fù)脈沖時

快恢復(fù)二極管反向恢復(fù)時間

正向時積聚在各區(qū)的大量少子要被反向偏置電壓拉回到原來的區(qū)域，開端時的瞬間，流過P-N結(jié)的反向電流很大，經(jīng)過一段時間后，原本積聚的載流子一部分經(jīng)過復(fù)合，一部分被拉回原來的區(qū)域，反向電流才恢復(fù)到正常情況下的反向漏電流值IR。

正導(dǎo)通時少數(shù)載流子積聚的現(xiàn)象稱為電荷儲存效應(yīng)。二極管的反向恢復(fù)過程就是由于電荷儲存所引起的。反向電流堅持不變的這段時間就稱為儲存時間ts。在ts之后，P-N結(jié)上的電流抵達(dá)反向飽和電流IR，P-N結(jié)抵達(dá)平衡。

定義流過P-N結(jié)的反向電流由I2降落到0.1 I2時所需的時間為降落時間tf。儲存時間和降落時間之和為（ts+tf）稱為P-N結(jié)的關(guān)斷時間（即為反向恢復(fù)時間）。
注意

反向恢復(fù)時間限制了二極管的開關(guān)速度

（1）假設(shè)脈沖持續(xù)時間比二極管反向恢復(fù)時間長得多，這時負(fù)脈沖能使二極管徹底關(guān)斷，起到良好的開關(guān)作用；
（2） 假設(shè)脈沖持續(xù)時間和二極管的反向恢復(fù)時間差不多以致更短的話，這時由于反向恢復(fù)過程的影響，負(fù)脈沖不能使二極管關(guān)斷。 所以要堅持良好的開關(guān)作用，脈沖持續(xù)時間不能太短，也就意味著脈沖的重復(fù)頻率不能太高，這就限制了開關(guān)的速度。