二極管的反向恢復時(shí)間

現代脈沖電路中大量使用晶體管或二極管作為開(kāi)關(guān), 或者使用主要是由它們構成的邏輯集成電路。而作為開(kāi)關(guān)應用的二極管主要是利用了它的通(電阻很小)、斷(電阻很大) 特性, 即二極管對正向及反向電流表現出的開(kāi)關(guān)作用。二極管和一般開(kāi)關(guān)的不同在于,“開(kāi)”與“關(guān)”由所加電壓的極性決定, 而且“開(kāi)”態(tài)有微小的壓降Vf,“關(guān)”態(tài)有微小的電流I0。當電壓由正向變?yōu)榉聪驎r(shí), 電流并不立刻成為(-I0) , 而是在一段時(shí)間ts 內, 反向電流始終很大, 二極管并不關(guān)斷。經(jīng)過(guò)ts后, 反向電流才逐漸變小, 再經(jīng)過(guò)tf 時(shí)間, 二極管的電流才成為(-I0) 。ts 稱(chēng)為儲存時(shí)間,tf 稱(chēng)為下降時(shí)間。tr=ts+tf 稱(chēng)為反向恢復時(shí)間, 以上過(guò)程稱(chēng)為反向恢復過(guò)程。

這實(shí)際上是由電荷存儲效應引起的, 反向恢復時(shí)間就是存儲電荷耗盡所需要的時(shí)間。該過(guò)程使二極管不能在快速連續脈沖下當做開(kāi)關(guān)使用。如果反向脈沖的持續時(shí)間比tr 短, 則二極管在正、反向都可導通, 起不到開(kāi)關(guān)作用。因此了解二極管反向恢復時(shí)間對正確選取管子和合理設計電路至關(guān)重要。

開(kāi)關(guān)從導通狀態(tài)向截止狀態(tài)轉變時(shí)，二極管或整流器在二極管阻斷反向電流之前需要首先釋放存儲的電荷，這個(gè)放電時(shí)間被稱(chēng)為反向恢復時(shí)間,在此期間電流反向流過(guò)二極管。即從正向導通電流為0時(shí)到進(jìn)入完全截止狀態(tài)的時(shí)間。

反向恢復過(guò)程，實(shí)際上是由電荷存儲效應引起的，反向恢復時(shí)間就是正向導通時(shí)PN結存儲的電荷耗盡所需要的時(shí)間。假設為T(mén)rr，若有一周期為T(mén)1的連續PWM波通過(guò)二極管，當Trr>T1時(shí)，二極管反方向時(shí)就不能阻斷此PWM波，起不到開(kāi)關(guān)作用。二極管的反向恢復時(shí)間由Datasheet提供。反向恢復時(shí)間快使二極管在導通和截止之間迅速轉換，可獲得較高的開(kāi)關(guān)速度，提高了器件的使用頻率并改善了波形。

快恢復二極管的最主要特點(diǎn)是它的反向恢復時(shí)間（trr)在幾百納秒（ns)以下，超快恢復二極管甚至能達到幾十納秒。所謂反向恢復時(shí)間（trr)，它的定義是：電流通過(guò)零點(diǎn)由正向轉換成反向，再由反向轉換到規定值的時(shí)間間隔。它是衡量高頻續流及整流器件性能的重要技術(shù)指標。

圖1中IF為正向電流，IRM為最大反向恢復電流，Irr為反向恢復電流，通常規定Irr=0.1IRM。當t≤t0時(shí)，正向電流I=IF。當t>t0時(shí)，由于整流管上的正向電壓突然變成反向電壓，因此，正向電流迅速減小，在t=t1時(shí)刻，I=0。然后整流管上的反向電流IR逐漸增大；在t=t2時(shí)刻達到最大反向恢復電流IRM值。此后通過(guò)環(huán)路放電，反向電流逐漸減小，并且在t=t3時(shí)刻達到規定值Irr。從t2到t3的反向恢復過(guò)程與電容器放電過(guò)程有相似之處。由t1到t3的時(shí)間間隔即為反向恢復時(shí)間trr。