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二极管开关进程与功耗研讨

本站为您提供的二极管开关过程与功耗研究,二极管在较高频率下应用的时候,需要注意二极管除了我们知道的正常的导通状态和正常的截至状态以外,在两种状态之间,转换过程中还存在着开启效应和关断效应。

二极管在较高频率下使用的时分,需求留意二极管除了咱们知道的正常的导通状况和正常的到状况以外,在两种状况之间,转化进程中还存在着敞开效应和关断效应。二极管在开关的进程中其电流和电压的改变进程如图所示:


① 敞开效应:表征着二极管由截止过渡到导通的特性,从反向电压VR正导游通,跳变至最高电压V?P,然后渐渐下降为二极管正导游通电压VF,到达安稳状况的进程称为二极管的正向康复进程。这一进程所需求的时刻称为正向康复时刻。敞开进程的进程是对对反偏二极管的结电容充电,使二极管的电压缓慢上升,因PN结耗尽区的作业机理,使电压的上升比电流的上升要慢许多。
② 关断效应:表征着二极管由导通过渡到截止的特性,从二极管正导游通电压VF,跳变至负向最高电压VFF,然后反向截止到达安稳状况VR的进程称为二极管的反向康复进程。这一进程所需求的时刻称为反向康复时刻。因为电荷存储效应,二极管正导游通时,会存在非平衡少量载流子堆集的现象。在关断进程中存储电荷消失之前,二极管仍维持正偏的状况。为使其接受反向阻断的才能,必需将这些少子电荷抽掉。反向康复时刻分为存储时刻Ts与下降时刻Tf,存储时刻时二极管处在抽走反向电荷的阶段,在这段时刻今后电压到达反向最大值,二极管可开端反向阻断,下降时刻则是对二极管耗尽区结电容进行充电的进程,直到二极管彻底接受外部所加的反向电压,进入安稳的反向截止状况。
二极管的暂态开关进程便是PN结电容的充、放电进程。二极管由截止过渡到导通时,适当于电容充电,二极管由导通过渡到截止时,适当于电容放电。二极管结电容越小,充、放电时刻越短,过渡进程越短,则二极管的暂态开关特性越好。
正向进程损耗

这是一个估量的成果
反向进程损耗
计算方法也是估量的(这是续流电路的状况)

实践的功率二极管用在不同的当地,其成果也是并不相同的,依照书中整流和续流两块去剖析,我或许将之收拾一下效果较好。感兴趣的同志们能够去看看,挺具体和详实的一本书。
整个开关进程,实质上,便是以为对结电容进行操作。假如没有电容,整个开关进程对错常抱负的,也就等效成为一个抱负的开关了。
弥补(引证网上不明作者的图和进程剖析):
因为二极管外加正向电压时,载流子不断分散而存储的成果。当外加正向电压时P区空穴向N区分散,N区电子向P区分散,这样,不只使势垒区(耗尽区)变窄,并且使载流子有适当数量的存储,在P区内存储了电子,而在N区内存储了空穴,它们都对错平衡少量载流子,如下图所示。

空穴由P区分散到N区后,并不是当即与N区中的电子复合而消失,而是在必定的旅程LP(分散长度)内,一方面持续分散,一方面与电子复合消失,这样就会在 LP范围内存储必定数量的空穴,并建立起必定空穴浓度散布,接近结边际的浓度最大,离结越远,浓度越小。正向电流越大,存储的空穴数目越多,浓度散布的梯度也越大。咱们把正导游通时,非平衡少量载流子堆集的现象叫做电荷存储效应。
当输入电压忽然由+VF变为-VR时P区存储的电子和N区存储的空穴不会立刻消失,但它们将通过下列两个途径逐步削减:
① 在反向电场效果下,P区电子被拉回N区,N区空穴被拉回P区,构成反向漂移电流IR,如下图所示;
② 与大都载流子复合。

在这些存储电荷消失之前,PN结仍处于正向偏置,即势垒区依然很窄,PN结的电阻仍很小,与RL比较能够疏忽,所以此刻反向电流IR= (VR+VD)/RL。VD表明PN结两头的正向压降,一般 VR>>VD,即 IR=VR/RL。在这段期间,IR基本上坚持不变,主要由VR和RL所决议。通过时刻ts后P区和N区所存储的电荷已明显减小,势垒区逐步变宽,反向电流IR逐步减小到正常反向饱和电流的数值,通过时刻tt,二极管转为截止。由上可知,二极管在开关转化进程中呈现的反向康复进程,实质上因为电荷存储效应引起的,反向康复时刻便是存储电荷消失所需求的时刻。

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