二极管反向恢复过程.docx

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—11时间内，输入 为+VF,二极管导通，电路中有电流流通F；——导通0 : 7*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，则当％〉〉*时在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，如下图所示卜叫截止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一一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IP区中 电子浓度分布N区中 空穴浓度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；F区 势星区 NE*反向源移电涛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)/RLVD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Vf,“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。