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1、二极管反向恢复过程一、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0t1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，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=VRRL，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
2、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。当外加正向电压时区空穴向区扩散，区电子向区扩散，这样，不仅使势垒区变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在区内存储了电子，而在区内存储了空穴 ，它们都是非平衡少数载流于，如下图所示。 空穴由区扩散到区后，并不是立即与区中的电子复合而消失，而是在一定的路程LP内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在
3、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时区存储的电子和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，区电子被拉回区，区空穴被拉回区，形成反向漂移电流IR，如下图所示； 与多数载流子复合。 在这些存储电荷消失之前，结仍处于正向偏置，即势垒区仍然很窄，结的电阻仍很小，与RL相比可以忽略，所以此时反
4、向电流IR=/RL。VD表示结两端的正向压降，一般 VRVD，即 IRVRRL。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后区和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。
