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二极管开关过程与功耗研究

2022-04-06 11:55分类:电子元器件 阅读:

 

二极管在较高频下使用的情况下,必须留意二极管除开我们知道的没问题的通断情况和常规的截止到情况之外,在这两种模式中间,变换流程中还存有着打开效用和关闭效用。二极管在控制开关的操作过程中为电流量和电流的转变全过程如下图所示:


① 打开效用:表现着二极管由截至衔接到通断的特点,从反方向工作电压VR正指导通,振荡至最大工作电压V?P,随后逐渐减少为二极管正指导通工作电压VF,做到平稳情况的全过程称之为二极管的正方向修复全过程。这一过程中所必须的时间段称之为正方向修复時间。打开全过程的操作过程是对反偏二极管的结电容电池充电,使二极管的工作电压迟缓升高,因PN结耗光区的运行原理,使工作电压的升高比电流量的升高要慢许多。
② 关闭效用:表现着二极管由导根据渡到截至的特点,从二极管正指导通工作电压VF,振荡至负性最大工作电压VFF,随后反方向截至做到平稳情况VR的全过程称之为二极管的反向恢复全过程。这一过程中所必须的时间段称之为反向恢复時间。因为正电荷储存效用,二极管正指导通时,会存有非均衡极少数自由电子累积的状况。在关闭历程中储存正电荷消退以前,二极管仍保持正偏的情况。为使其承担反方向阻隔的工作能力,必不可少将这种少子正电荷抽走。反向恢复時间分成储存時间Ts与上升幅度Tf,储存時间时二极管处于吸走反方向正电荷的环节,在这段时间之后工作电压做到反方向最高值,二极管可逐渐反方向阻隔,上升幅度则是对二极管耗光区结电容开展快速充电的全过程,直至二极管彻底承担外界所施加的方向工作电压,进到平稳的反方向截至情况。
二极管的暂态过程电源开关全过程便是PN结电容器的充、充放电全过程。二极管由截至衔接到通断时,等同于电容器电池充电,二极管由导根据渡到截至时,等同于电容放电。二极管结电容越小,充、充放电時间越少,衔接全过程越少,则二极管的暂态过程电源开关特点越好。
正方向全过程耗损

这是一个可能的結果
反方向全过程耗损
计算方式也是可能的(这也是续流电源电路的状况)

具体的输出功率二极管用在不一样的地区,其效果也是并不相同的,依照书里整流器和续流二块去剖析,我或许将之梳理一下实际效果不错。有兴趣的同志们能够 看一看,挺详尽和详尽的一本书。
全部电源开关全过程,本质上,便是觉得对结电容开展实际操作。要是没有电容器,全部电源开关全过程是特别满意的,也就等效电路变成 一个理想化的电源开关了。
填补(引入在网上未知创作者的图和全过程剖析):
因为二极管另加正方向工作电压时,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量的储存,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自由电子,如下图所显示。

空穴由P区蔓延到N区后,并没有马上与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,挨近结边沿的含量较大 ,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,浓度值分散的梯度方向也越大。大家把正指导通时,非均衡极少数自由电子累积的情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结两边的顺向损耗,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慢慢降低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流程中产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须要的時间。

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