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二極管產(chǎn)生反向恢復過程的原因

麥辣雞腿堡 ? 來源:軒哥談芯 ? 作者:軒哥談芯 ? 2023-11-01 16:56 ? 次閱讀

由于二極管外加正向電壓時,載流子不斷擴散而存儲了大量的電荷,因此導致了反向恢復存在一個過程。

當外加正向電壓時,P區(qū)的空穴向N區(qū)擴散,N區(qū)的電子向P區(qū)擴散。這樣,不僅使勢壘區(qū)(耗盡區(qū))變窄,而且載流子有相當數(shù)量的剩余存儲,在P區(qū)內(nèi)存儲了電子,而在N區(qū)內(nèi)存儲了空穴,它們都是非平衡少數(shù)載流子,如下圖4所示。

圖片

空穴由P區(qū)擴散到N區(qū)后,并不是立即與N區(qū)中的電子復合而消失,而是在一定的擴散長度內(nèi),一邊繼續(xù)擴散,一邊與電子復合消失。

這樣就會在擴散長度的范圍內(nèi)存儲一定數(shù)量的空穴,并形成一定空穴濃度分布,靠近結(jié)邊緣的濃度最大,離結(jié)越遠,濃度越小 。

正向電流越大,存儲的空穴數(shù)目越多,濃度分布的梯度也越大。

電子擴散到P區(qū)的情況也類似,下圖為二極管中存儲電荷的分布示意圖。

圖片

我們把正向?qū)〞r,非平衡少數(shù)載流子積累的現(xiàn)象叫做電荷存儲效應(yīng)。

當輸入電壓突然由+VF 變?yōu)?VR 時,P區(qū)存儲的電子和N區(qū)存儲的空穴不會馬上消失,而是通過以下兩個途徑逐漸減少:

① 在反向電場作用下,P區(qū)電子被拉回N區(qū),N區(qū)空穴被拉回P區(qū),形成反向漂移電流IR,如圖 6所示;

圖片

② 與載流子復合,在這些存儲電荷消失之前,PN結(jié)仍處于正向偏置,即勢壘區(qū)仍然很窄,PN結(jié)的電阻仍很小,與RL相比可以忽略。

所以此時反向電流IR ≈ VR / RL(VR 》》 VD )。

在這段期間,IR 基本上保持不變,主要由VR 和RL 所決定。

在經(jīng)過時間ts 后,P區(qū)和N區(qū)所存儲的電荷已顯著減小,勢壘區(qū)逐漸變寬,反向電流IR 逐漸減小到正常反向飽和電流的數(shù)值,經(jīng)過時間tt,二極管轉(zhuǎn)為截止。

所以,二極管在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的反向恢復過程,實質(zhì)上由于電荷存儲效應(yīng)引起的,反向恢復時間就是存儲電荷消失所需要的時間。

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