二極管的反向恢複時間
發布時間:2021-03-23 責任編輯:lina
【導讀】在正偏狀態,即開態,很小的外加電壓就能產生較大的電流;在反偏狀態,即關態,隻有很小的電流存在於PN結內。
PN結二極管經常用來製作電開關。
在正偏狀態,即開態,很小的外加電壓就能產生較大的電流;在反偏狀態,即關態,隻有很小的電流存在於PN結內。
我(wo)們(men)最(zui)感(gan)興(xing)趣(qu)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)參(can)數(shu)就(jiu)是(shi)電(dian)路(lu)的(de)開(kai)關(guan)速(su)度(du)。下(xia)麵(mian)的(de)內(nei)容(rong)會(hui)定(ding)性(xing)地(di)討(tao)論(lun)二(er)極(ji)管(guan)的(de)開(kai)關(guan)瞬(shun)態(tai)以(yi)及(ji)電(dian)荷(he)的(de)存(cun)儲(chu)效(xiao)應(ying)。在(zai)不(bu)經(jing)任(ren)何(he)數(shu)學(xue)推(tui)導(dao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),簡(jian)單(dan)給(gei)出(chu)描(miao)述(shu)開(kai)關(guan)時(shi)間(jian)的(de)表(biao)達(da)式(shi)。
二極管的作用:
利用二極管正、反向電流相差懸殊這一特性,可以把二極管作開關使用。

當開關K打向A時,二極管處於正向,電流很大,相當於接有負載的外回路與電源相連的開關閉合,回路處於接通狀態(開態);
當開關K打向B時,二極管處於反向,反向電流很小,相當於外回路的開關斷開,回路處於斷開狀態(關態)。

V1為外加電源電壓,VJ為二極管的正向壓降,對矽管VJ約為0.7V,鍺管VJ約為0.25V,RL為負載電阻。
在開態時,流過負載的穩態電流為I1:

通常VJ遠小於V1,所以上式可近似寫為:

在關態時,流過負載的電流就是二極管的反向電流IR。

假設外加脈衝的波形如圖(a)所示,則流過二極管的電流就如圖(b)所示。

通過程中,二極管P區向N區輸運大量空穴,N區向P區輸運大量電子。隨著時間的延長,N區內空穴和P區內電子不斷增加,直到穩態時停止。在穩態時,流入N區的空穴正好與N區內複合掉的空穴數目相等,流入P區的電子也正好與P區內複合掉的電子數目相等,達到動態平衡,流過P-N結的電流為一常數I1。
隨著勢壘區邊界上的空穴和電子密度的增加,P-N結上的電壓逐步上升,在穩態即為VJ。此時,二極管就工作在導通狀態。

當某一時刻在外電路上加的正脈衝跳變為負脈衝時:
正向時積累在各區的大量少子要被反向偏置電壓拉回到原來的區域,開始時的瞬間,流過P-N結jie的de反fan向xiang電dian流liu很hen大da,經jing過guo一yi段duan時shi間jian後hou,原yuan本ben積ji累lei的de載zai流liu子zi一yi部bu分fen通tong過guo複fu合he,一yi部bu分fen被bei拉la回hui原yuan來lai的de區qu域yu,反fan向xiang電dian流liu才cai恢hui複fu到dao正zheng常chang情qing況kuang下xia的de反fan向xiang漏lou電dian流liu值zhiIR。
正zheng向xiang導dao通tong時shi少shao數shu載zai流liu子zi積ji累lei的de現xian象xiang稱cheng為wei電dian荷he儲chu存cun效xiao應ying。二er極ji管guan的de反fan向xiang恢hui複fu過guo程cheng就jiu是shi由you於yu電dian荷he儲chu存cun所suo引yin起qi的de。反fan向xiang電dian流liu保bao持chi不bu變bian的de這zhe段duan時shi間jian就jiu稱cheng為wei儲chu存cun時shi間jiants。在ts之後,P-N結上的電流到達反向飽和電流IR,P-N結達到平衡。定義流過P-N結的反向電流由I2下降到0.1 I2時所需的時間為下降時間tf。儲存時間和下降時間之和為(ts+tf)稱為P-N結的關斷時間(即為反向恢複時間)。
反向恢複時間限製了二極管的開關速度。
(1)如果脈衝持續時間比二極管反向恢複時間長得多,這時負脈衝能使二極管徹底關斷,起到良好的開關作用;
(2) 如果脈衝持續時間和二極管的反向恢複時間差不多甚至更短的話,這時由於反向恢複過程的影響,負脈衝不能使二極管關斷。
所以要保持良好的開關作用,脈衝持續時間不能太短,也就意味著脈衝的重複頻率不能太高,這就限製了開關的速度。
(來源:星球號,作者:leo.zhao)
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