二极管产生反向恢复过程的原因
2021-05-06

一、二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程


在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。在0―t1时间内,输入为+VF,二极管导通,电路中有电流流通。

 

设VD为二极管正向压降(硅管为0.7V左右),当VF远大于VD时,VD可略去不计,则

 

在t1时,V1突然从+VF变为-VR。在理想情况下 ,二极管将立刻转为截止,电路中应只有很小的反向电流。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,如下图所示。

通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过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。   由于反向恢复时间的存在,使二极管的开关速度受到限制。 


二、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于,如下图所示。
 

空穴由P区扩散到N区后,并不是立即与N区中的电子复合而消失,而是在一定的路程LP(扩散长度)内,一方面继续扩散,一方面与电子复合消失,这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴,并建立起一定空穴浓度分布,靠近结边缘的浓度最大,离结越远,浓度越小 。正向电流越大,存储的空穴数目越多,浓度分布的梯度也越大。电子扩散到P区的情况也类似,下图为二极管中存储电荷的分布。
 

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:

① 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,如下图所示;


②与多数载流子复合。  在这些存储电荷消失之前,PN结仍处于正向偏置,即势垒区仍然很窄,PN结的电阻仍很小,与RL相比可以忽略,所以此时反向电流IR=(VR+VD)/RL。


VD表示PN结两端的正向压降,一般 VR>>VD,即 IR=VR/RL。在这段期间,IR基本上保持不变,主要由VR和RL所决定。经过时间ts后P区和N区所存储的电荷已显著减小,势垒区逐渐变宽,反向电流IR逐渐减小到正常反向饱和电流的数值,经过时间tt,二极管转为截止。   


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。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
热门推荐
  • 相关技术文库
  • 元器件
  • 电阻
  • 电容
  • 电感
  • 齐纳二极管是如何工作的?

    为了了解齐纳二极管,我们首先看一个常规二极管。当二极管阻止反向电流时,二极管两端会产生较大的压降;当二极管允许电流正向方向流动时,二极管两端的压降很小。 现在我们用齐纳二极管替换二极管。 齐纳二极管允许电流正向流动,在这种情况下,齐纳二极管的

    05-10
  • 二极管关键参数搞懂了解,选型不难

    二极管选型相对简单,相信每个硬件工程师,都有对比过肖特基二极管与PN结二极管的差异。 差异无非有以下结果: 表中参数,看看就好,并不严格,知道二者之间的相对大小就行了 。 了解了上面参数,基本就知道什么电路,该选什么类型的二极管了。   能用PN结二

    05-10
  • ON状态的MOSFET和三极管

    MOSFET和三极管,在ON状态时,MOSFET通常用Rds,三极管通常用饱和Vce。 是否存在能够反过来的情况,三极管用饱和Rce,而MOSFET用饱和Vds呢? 三极管ON状态时工作于饱和区,导通电流Ice主要由Ib与Vce决定,由于三极管的基极驱动电流Ib一般不能保持恒定,因而Ic

    05-10
  • 常用充电IC参数特性一览

    1.TP4056——UMW(友台半导体) TP4056是一款性能优异的单节锂离子电池恒流/恒压线性充电器。TP4056采用ESOP8封装配合较少的外围原件使其非常适用于便携式产品,并且适合给USB电源以及适配器电源供电。  基于特殊的内部MOSFET架构以及防倒充电路,TP4056不需 要

    05-08
  • 掌握常用的4种电容

    电容的种类繁多,眼花缭乱,在使用上定性,我们就能化繁从简,给设计及应用带来便利。 我们绝大多数电路板都能至少找到这4种电容的一种:铝电解电容,陶瓷电容,钽电容,CBB电容。 ❤铝电解电容:有极性,对电源进行滤波储能,常用容值范围:10--470μF;耐压

    05-08
  • 磁珠的原理及选型

    注 | 文末留言有福利哦 0 1 磁珠原理 磁珠的主要原料为铁氧体,铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。 铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金,它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色。 电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料,许多厂商

    05-08
  • 电容与阻抗

    一直有个疑惑:电容感抗是1/jwC,大电容C大,高频时w也大,阻抗应该很小,不是更适合滤除高频信号?然而事实却是:大电容滤除低频信号。 今天找到解答如下:一般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号,0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰,还可以起到稳压

    04-30
  • 上拉电阻、下拉电阻的选择与计算

    首先,想说上拉电阻几乎都是应运三极管电路而生的,但是本文基本上都属于定性的分析,避免对其定量分析,相信即使没有学过三极管晶体电路的同学还是可以基本理解的。 首先还要明确一个术语,所谓开漏(OD),开集(OC)电路就 是场效应管的漏极和三极管的集电

    04-28
  • 学习二极管必须搞清楚的三个方面

    一、二极管的电容效应 二极管具有电容效应。它的电容包括势垒电容CB和扩散电容CD。 1、势垒电容CB(Cr) 前面已经讲过,PN结内缺少导电的载流子,其电导率很低,相当于介质;而PN结两侧的P区、N区的电导率高,相当于金属导体。从这一结构来看,PN结等效于一个

    04-27
  • MOS管的简单应用

    导体三极管中参与导电的有两种极性的载流子,所以也称为双极型三极管。本文介绍另一种三极管,这种三极管只有一种载流子参与导电,所以也称为单极型三极管,因为这种管子是利用电场效应控制电流的,所以也叫场效应三极管(FET),简称场效应管。MOS在电路中应用

    04-26
  • 拆解元器件!看陶瓷滤波的基本结构

    下图是陶瓷滤波的基本结构和原理,由锆钛酸铅等粉末高温烧结压铸的陶瓷片经高压直流极化后形成具有压电效应的压电材料,具有压电效应和谐振选频功能。 和普通晶振晶体特性类似,因此通过组合可制成各类陶瓷谐振器或者滤波器等器件,下图是其等效电路,和晶振

    04-21
  • 硬件设计之电阻原理与选型

    注 | 文末留言有福利 0 1 电阻的基本原理 电阻,和电感、电容一起,是电子学三大基本无源器件,从能量的角度,电阻是一个耗能元件,将电能转化为热能。 通常,都是根据欧姆定律来定义电阻,给电阻加一个恒定电压,会产生多大电流;也可以,通过焦耳定律来定义

    04-21
下载排行榜
更多
广告
X
广告