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转自 | EDN电子技术设计
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二极管的反向恢复过程
二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程
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但实际情况是,二极管并不立刻截止,而是先由正向的IF变到一个很大的反向电流IR=VR/RL,这个电流维持一段时间tS后才开始逐渐下降,再经过tt后 ,下降到一个很小的数值0.1IR,这时二极管才进人反向截止状态。
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产生反向恢复过程的原因
电荷存储效应产生上述现象的原因是由于二极管外加正向电压VF时,载流子不断扩散而存储的结果。当外加正向电压时P区空穴向N区扩散,N区电子向P区扩散,这样,不仅使势垒区(耗尽区)变窄,而且使载流子有相当数量的存储,在P区内存储了电子,而在N区内存储了空穴 ,它们都是非平衡少数载流,如下图所示。
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我们把正向导通时,非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。
当输入电压突然由+VF变为-VR时P区存储的电子和N区存储的空穴不会马上消失,但它们将通过下列两个途径逐渐减少:
在反向电场作用下,P区电子被拉回N区,N区空穴被拉回P区,形成反向漂移电流IR;
与多数载流子复合。
由上可知,二极管在开关转换过程中出现的反向恢复过程,实质上由于电荷存储效应引起的,反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间。
二极管和一般开关的不同在于,“开”与“关”由所加电压的极性决定,而且“开”态有微小的压降V f,“关”态有微小的电流i0。当电压由正向变为反向时,电流并不立刻成为(- i0),而是在一段时间ts 内,反向电流始终很大,二极管并不关断。
经过ts后,反向电流才逐渐变小,再经过tf 时间,二极管的电流才成为(- i0),ts 称为储存时间,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过程。这实际上是由电荷存储效应引起的,反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。该过程使二极管不能在快速连续脉冲下当做开关使用。如果反向脉冲的持续时间比tr 短,则二极管在正、反向都可导通,起不到开关作用。
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