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整流二极管的反向恢复过程图解

2021-09-14 04:01分类:电子元器件 阅读:

 

一、二极管从正指导通到截至有一个反向恢复全过程

在图中所显示的硅二极管电源电路中添加一个如下图所显示的键入工作电压。在0―t1时间内,键入为 VF,二极管通断,电源电路中有电流量商品流通。

设VD为二极管正方向损耗(硅管为0.7V上下),当VF远高于VD时,VD可省去不计入,则

在t1时,V1忽然从 VF变成-VR。在理想化状况下 ,二极管将马上变为截至,电源电路中应仅有不大的反方向电流量。但具体情况是,二极管并不马上截至,只是先由正方向的IF变成一个非常大的反方向电流量IR=VR/RL,这一电流量保持一段时间tS后才逐渐慢慢降低,再历经tt后 ,降低到一个不大的标值0.1IR,这时候二极管才进人反方向截至情况,如下图所显示。

一般把二极管从正指导通变为反方向截至所历经的变换全过程称之为反向恢复全过程。在其中tS称之为储存時间,tt称之为渡越時间,tre=ts tt称之为反向恢复時间。 因为反向恢复時间的存有,使二极管的电源开关速率受限制。
二、造成反向恢复全过程的缘故——正电荷储存效用

造成以上状况的缘故是因为二极管另加正方向工作电压VF时,自由电子持续蔓延而储存的結果。当另加正方向工作电压时P区空穴向N区蔓延,N区电子器件向P区蔓延,那样,不但使能隙区(耗光区)变小,并且使自由电子有非常总数的储存,在P区域内储存了电子器件,而在N区域内储存了空穴 ,他们都是是非非均衡极少数载流于,如下图所显示。

空穴由P区蔓延到N区后,并并不是马上与N区中的电子器件复合型而消退,只是在一定的路途LP(蔓延长短)内,一方面再次蔓延,一方面与电子器件复合型消退,那样便会在LP范畴内储存一定总数的空穴,并创建起一定空穴浓度值遍布,挨近结边沿的浓度值较大,离结越长,浓度值越小 。正方向电流量越大,储存的空穴数量越多,浓度值遍布的梯度方向也越大。电子器件蔓延到P区的状况也相近,下面的图为二极管中储存正电荷的遍布。
大家把正指导通时,非均衡极少数自由电子累积的状况称为正电荷储存效用。

当键入工作电压忽然由 VF变成-VR时P区储存的电子器件和N区储存的空穴不容易立刻消退,但他们将根据以下2个方式慢慢降低:① 在反方向静电场功效下,P区电子器件被拉到N区,N区空穴被拉到P区,产生反方向飘移电流量IR,如下图所显示;

②与大部分自由电子复合型。
在这种储存正电荷消退以前,PN结仍处在正方向参考点,即能隙区依然窄小,PN结的电阻器仍不大,与RL对比能够忽视,因此 这时反方向电流量IR=(VR+VD)/RL。VD表明PN结两边的正方向损耗,一般 VR>>VD,即 IR=VR/RL。在这里段期内,IR基薄上维持不会改变,关键由VR和RL所决策。历经時间ts后P区和N区所储存的正电荷已明显减少,能隙区慢慢变大,反方向电流量IR慢慢减少到一切正常反方向饱和电流的标值,历经時间tt,二极管变为截至。
由上得知,二极管在电源开关变换全过程中发生的反向恢复全过程,本质上因为正电荷储存效用造成的,反向恢复时间就是储存正电荷消退所必须的時间。
二极管和一般电源开关的不一样取决于,“开”与“关”由所加工作电压的旋光性决策, 并且“开”态有细微的损耗V f,“关”态有细微的电流量i0。当工作电压由正方向变成反方向时, 电流量并不马上变成(- i0) , 只是在一段时间ts 内, 反方向电流量自始至终非常大, 二极管并不关闭。
历经ts后, 反方向电流量才慢慢缩小, 再历经tf 時间, 二极管的电流量才变成(- i0) , ts 称之为存储時间, tf 称之为下降时间。tr= ts tf 称之为反向恢复時间, 之上全过程称之为反向恢复全过程。这事实上是由正电荷储存效用造成的, 反向恢复时间就是储存正电荷耗光所必须的時间。该全过程使二极管不可以在迅速持续单脉冲下作为电源开关应用。假如反方向单脉冲的延迟时间比tr 短, 则二极管在正、反方向都可微通, 起不上电源开关功效。

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