二極管的反向恢復(fù)時間

現(xiàn)代脈沖電路中大量使用晶體管或二極管作為開關(guān), 或者使用主要是由它們構(gòu)成的邏輯集成電路。而作為開關(guān)應(yīng)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(xiàn)出的開關(guān)作用。二極管和一般開關(guān)的不同在于,“開”與“關(guān)”由所加電壓的極性決定, 而且“開”態(tài)有微小的壓降Vf,“關(guān)”態(tài)有微小的電流I0。當(dāng)電壓由正向變?yōu)榉聪驎r, 電流并不立刻成為(-I0) , 而是在一段時間ts 內(nèi), 反向電流始終很大, 二極管并不關(guān)斷。經(jīng)過ts后, 反向電流才逐漸變小, 再經(jīng)過tf 時間, 二極管的電流才成為(-I0) 。ts 稱為儲存時間,tf 稱為下降時間。tr=ts+tf 稱為反向恢復(fù)時間, 以上過程稱為反向恢復(fù)過程。

這實際上是由電荷存儲效應(yīng)引起的, 反向恢復(fù)時間就是存儲電荷耗盡所需要的時間。該過程使二極管不能在快速連續(xù)脈沖下當(dāng)做開關(guān)使用。如果反向脈沖的持續(xù)時間比tr 短, 則二極管在正、反向都可導(dǎo)通, 起不到開關(guān)作用。因此了解二極管反向恢復(fù)時間對正確選取管子和合理設(shè)計電路至關(guān)重要。

開關(guān)從導(dǎo)通狀態(tài)向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變時，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，這個放電時間被稱為反向恢復(fù)時間,在此期間電流反向流過二極管。即從正向?qū)娏鳛?時到進(jìn)入完全截止?fàn)顟B(tài)的時間。

反向恢復(fù)過程，實際上是由電荷存儲效應(yīng)引起的，反向恢復(fù)時間就是正向?qū)〞rPN結(jié)存儲的電荷耗盡所需要的時間。假設(shè)為Trr，若有一周期為T1的連續(xù)PWM波通過二極管，當(dāng)Trr>T1時，二極管反方向時就不能阻斷此PWM波，起不到開關(guān)作用。二極管的反向恢復(fù)時間由Datasheet提供。反向恢復(fù)時間快使二極管在導(dǎo)通和截止之間迅速轉(zhuǎn)換，可獲得較高的開關(guān)速度，提高了器件的使用頻率并改善了波形。

快恢復(fù)二極管的最主要特點是它的反向恢復(fù)時間（trr)在幾百納秒（ns)以下，超快恢復(fù)二極管甚至能達(dá)到幾十納秒。所謂反向恢復(fù)時間（trr)，它的定義是：電流通過零點由正向轉(zhuǎn)換成反向，再由反向轉(zhuǎn)換到規(guī)定值的時間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。

圖1中IF為正向電流，IRM為最大反向恢復(fù)電流，Irr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī)定Irr=0.1IRM。當(dāng)t≤t0時，正向電流I=IF。當(dāng)t>t0時，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時刻，I=0。然后整流管上的反向電流IR逐漸增大；在t=t2時刻達(dá)到最大反向恢復(fù)電流IRM值。此后通過環(huán)路放電，反向電流逐漸減小，并且在t=t3時刻達(dá)到規(guī)定值Irr。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。由t1到t3的時間間隔即為反向恢復(fù)時間trr。