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整流二极管的反向恢复进程图解

本站为您提供的整流二极管的反向恢复过程图解,现代脉冲电路中大量使用晶体管或二极管作为开关, 或者使用主要是由它们构成的逻辑集成电路。而作为开关应用的二极管主要是利用了它的通(电阻很小)、断(电阻很大) 特性, 即二极管对正向及反向电流表现出的开关作用。

跟着电力电子技术向高频化、模块化方向开展,快康复二极管是一种具有开关特性好、反向康复时刻短特色的半导体二极管。快康复二极管作为一种高频器材也得到蓬勃开展,现已广泛用于各种高频逆变设备和斩波调速设备内,首要运用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中,作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管运用。起到高频整流、续流、吸收、阻隔和箝位的效果。

现代脉冲电路中很多运用晶体管或二极管作为开关, 或许运用首要是由它们构成的逻辑集成电路。而作为开关运用的二极管首要是利用了它的通(电阻很小)、断(电阻很大) 特性, 即二极管对正向及反向电流表现出的开关效果。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议, 并且“开”态有细小的压降Vf,“关”态有细小的电流I0。当电压由正向变为反向时, 电流并不马上成为(-I0) , 而是在一段时刻ts 内, 正向电流一直很大, 二极管并不关断。通过ts后, 正向电流才逐步变小, 再通过tf 时刻, 二极管的电流才成为(-I0) ,。ts 称为贮存时刻,tf 称为下降时刻。tr=ts+tf 称为反向康复时刻, 以上进程称为反向康复进程。

反向康复进程,实际上是由电荷存储效应引起的,反向康复时刻便是正导游通时PN结存储的电荷耗尽所需求的时刻。假设为Trr,若有一频率为T1的接连PWM波通过二极管,当Trr《T1时,二极管方反向时就不能阻断此PWM波,起不到开关效果。二极管的反向康复时刻由Datasheet供给。反向康复时刻快使二极管在导通和截止之间敏捷转化,可获得较高的开关速度,提高了器材的运用频率并改进了波形。

快康复二极管的最首要特色是它的反向康复时刻(trr)在几百纳秒(ns)以下,超快康复二极管甚至能到达几十纳秒。所谓反向康复时刻(trr),它的界说是:电流通过零点由正向转化成反向,再由反向转化到规则低值的时刻距离。它是衡量高频续流及整流器材功能的重要技术指标。

整流二极管的反向康复进程图解

一、二极管从正导游通到截止有一个反向康复进程

在上图所示的硅二极管电路中参加一个如下图所示的输入电压。在0―t1时刻内,输入为+VF,二极管导通,电路中有电流流转。

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可省略不计,则

在t1时,V1忽然从+VF变为-VR。在抱负状况下 ,二极管将马上转为截止,电路中应只要很小的反向电流。但实际状况是,二极管并不马上截止,而是先由正向的IF变到一个很大的反向电流IR=VR/RL,这个电流坚持一段时刻tS后才开端逐步下降,再通过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况,如下图所示。

一般把二极管从正导游通转为反向截止所通过的转化进程称为反向康复进程。其间tS称为存储时刻,tt称为渡越时刻,tre=ts+tt称为反向康复时刻。 因为反向康复时刻的存在,使二极管的开关速度受到限制。

二、发生反向康复进程的原因——电荷存储效应

发生上述现象的原因是因为二极管外加正向电压VF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于,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,一方面继续分散,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。电子分散到P区的状况也相似,下图为二极管中存储电荷的散布。

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区存储的空穴不会马上消失,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,首要由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。

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议, 并且“开”态有细小的压降V f,“关”态有细小的电流i0。当电压由正向变为反向时, 电流并不马上成为(- i0) , 而是在一段时刻ts 内, 反向电流一直很大, 二极管并不关断。

通过ts后, 反向电流才逐步变小, 再通过tf 时刻, 二极管的电流才成为(- i0) , ts 称为贮存时刻, tf 称为下降时刻。tr= ts+ tf 称为反向康复时刻, 以上进程称为反向康复进程。这实际上是由电荷存储效应引起的, 反向康复时刻便是存储电荷耗尽所需求的时刻。该进程使二极管不能在快速接连脉冲下作为开关运用。假如反向脉冲的继续时刻比tr 短, 则二极管在正、反向都可导通, 起不到开关效果。

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