二极管的反向恢复过程
二极管的开关特性
第一节二极管的开关特性一般而言，开关器件具有两种工作状态：第一种状态被称为接通，此时器件的阻抗很小，相当于短路；第二种状态是断开，此时器件的阻抗很大，相当于开路。
在数字系统中，晶体管基本上工作于开关状态。
对开关特性的研究，就是具体分析晶体管在导通和截止之间的转换问题。
晶体管的开关速度可以很快，可达每秒百万次数量级，即开关转换在微秒甚至纳秒级的时间内完成。
二极管的开关特性表现在正向导通与反向截止这样两种不同状态之间的转换过程。
二极管从反向截止到正向导通与从正向导通到反向截止相比所需的时间很短，一般可以忽略不计，因此下面着重讨论二极管从正向导通到反向截止的转换过程。
一、二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。
在0―t1时间内，输入为+V F，二极管导通，电路中有电流流通。
设V D为二极管正向压降（硅管为0.7V左右），当V F远大于V D时，V D可略去不计，则在t1时，V1突然从+V F变为-V R。
在理想情况下，二极管将立刻转为截止，电路中应只有很小的反向电流。
但实际情况是，二极管并不立刻截止，而是先由正向的I F变到一个很大的反向电流I R=V R／R L，这个电流维持一段时间t S后才开始逐渐下降，再经过t t后，下降到一个很小的数值0.1I R，这时二极管才进人反向截止状态，如下图所示。
通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。
其中t S 称为存储时间，t t称为渡越时间，t re=t s+t t称为反向恢复时间。
由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制。
二、产生反向恢复过程的原因——电荷存储效应产生上述现象的原因是由于二极管外加正向电压V F时，载流子不断扩散而存储的结果。
当外加正向电压时Ｐ区空穴向Ｎ区扩散，Ｎ区电子向Ｐ区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流于，如下图所示。
二极管的开关作用和反向恢复时间
PN结二极管经常用来制作电开关。在正 偏状态，即开态，很小的外加电压就能产生 较大的电流，；在反偏状态，即关态，只有 很小的电流存在于PN结内。我们最感兴趣的 开关电路参数就是电路的开关速度。本节会 定性地讨论二极管的开关瞬态以及电荷的存 储效应。在不经任何数学推导的情况下，简 单给出描述开关时间的表达式。
假设外加脉冲的波形如图(a)所示，则流过二极管的电 流就如图(b)所示。
外电路加以正脉冲时
导通过程中，二极管P区向N区输运大量空穴，N区向P区输运 大量电子。 随着时间的延长，N区内空穴和P区内电子不断增加，直到稳 态时停止。在稳态时，流入N区的空穴正好与N区内复合掉的空穴 数目相等，流入P区的电子也正好与P区内复合掉的电子数目相等， 达到动态平衡，流过P-N结的电流为一常数I1。 随着势垒区边界上的空穴和电子密度的增加，P-N结上的电压 逐步上升，在稳态即为VJ。此时，二极管就工作在导通状态。
注意
反向恢复时间限制了二极管的开关速度。 （1）如果脉冲持续时间比二极管反向恢复时 间长得多，这时负脉冲能使二极管彻底关断，起 到良好的开关作用； （2） 如果脉冲持续时间和二极管的反向恢复 时间差不多甚至更短的话，这时由于反向恢复过 程的影响，负脉冲不能使二极管关断。 所以要保持良好的开关作用，脉冲持续时间 不能太短，也就意味着脉冲的重复频率不能太高， 这就限制了开关的速度。
V1为外加电源电压， VJ为二极管的正向压 降，对硅管VJ约为 0.7V，锗管VJ约为 0.25V，RL为负载电阻。
在开态时，流过负载的稳态电流为I1 通常VJ远小于V1，所以左式 可近似写为
I1
V1 V J RL
→
I1
Hale Waihona Puke V1 RL在关态时，流过负载的电流就是二 极管的反向电流IR。
二极管导通电流与反向恢复电流关系式
二极管导通电流与反向恢复电流关系式二极管是一种最简单的半导体器件，具有单向导电特性，即只能在特定的电压和电流条件下进行导电。
其导通电流和反向恢复电流之间存在一定的关系。
一、二极管的导通电流：当二极管正向偏置时，即正向施加电压使得P区为正电势，N区为负电势，二极管呈现导通状态。
此时流过二极管的电流即为导通电流。
二极管的导通电流可以通过伏安特性曲线来表示。
伏安特性曲线描述了二极管正向电压和正向电流之间的关系。
在正向电压小于开启电压（正向压降）时，导通电流非常小，接近于零。
当正向电压超过开启电压时，导通电流迅速上升，促使二极管进入导通状态。
在进一步增加正向电压时，导通电流将急剧增加，但增长幅度较小。
最后，当达到一定正向电压值时，导通电流将趋于饱和，而继续提高正向电压将无法进一步增加导通电流。
二、二极管的反向恢复电流：当二极管反向偏置时，即反向施加电压使得P区为负电势，N区为正电势，二极管呈现截止状态。
在截止状态下，二极管中几乎没有反向电流通过。
这是因为二极管的P区和N区之间的p-n结存在势垒。
该势垒可阻碍自由载流子通过，从而防止反向电流的流动。
然而，在实际应用中，二极管中总会存在一定的反向电流，这被称为反向恢复电流。
反向恢复电流的产生是由于p-n结中的载流子在应用的反向电压下发生漂移运动而引起的。
其中，主要包括两种类型的反向恢复电流：扫描电流和滞后电流。
扫描电流是由于p-n结中的电荷在反向偏置电压下从扩散层穿过势垒而产生的。
当反向电压超过一定阈值时，扫描电流会迅速增加。
滞后电流是由于p-n结中的电荷在正向偏置电压下嵌入到扩散区域并分离时产生的。
当反向电压降低到一定程度时，滞后电流会迅速减小。
需要注意的是，反向恢复电流的大小与二极管的结构、材料和工作条件等因素有关。
一般来说，势垒的高度和扩散层的宽度越大，反向恢复电流就越小。
同时，反向电压的大小也会影响反向恢复电流的大小。
总结起来，二极管的导通电流和反向恢复电流之间存在一定的关系。
FR307二极管反向恢复时间测试分析
FR307二极管反向恢复时间测试分析 二极管和一般开关的不同在于,“开”与“关”由所加电压的极性决定, 而且“开”态有微小的压降V f,“关”态有微小的电流i0。
当电压由正向变为反向时, 电流并不立刻成为(- i0) , 而是在一段时间ts 内, 反向电流始终很大, 二极管并不关断。
经过ts 后, 反向电流才逐渐变小, 再经过tf 时间, 二极管的电流才成为(- i0) , ts 称为储存时间, tf 称为下降时间。
tr= ts+ tf 称为反向恢复时间, 以上过程称为反向恢复过程。
这实际上是由电荷存储效应引起的, 反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。
该过程使二极管不能在快速连续脉冲下当做开关使用。
如果反向脉冲的持续时间比tr 短, 则二极管在正、反向都可导通, 起不到开关作用。
首先进行测试的是FR307GW 二极管，其外形实物图如下图所示，使用DI-100进行测试，它可以测试快恢复二极管、场效应管（Mosfet ）内建二极管、IGBT 基内建二极管。
它可以测试二极管反向电流峰值100A ，二极管正向电流30A ，测量精度10nS ，测试的过程中不必担心二极管接反的问题。
图1 二极管实物及恢复特性图2 二极管正向导通电流 图3 二极管反向恢复电流图4二极管反向恢复电流斜率图5 二极管反向恢复时间以上波形是DI-100把偏置电压设置到150V测试的结果，综上可以看出，二极管正向导通电流：3.52A，二极管反向恢复电流：6.64A，二极管反向恢复电流斜率：7.76A/uS，二极管反向恢复时间：550nS。
这个器件的参数，基本上是满足说明书要求的，应用时应该没有什么太大的问题。
接着使用DI-100测试FR307ZG二极管，二极管外形实物图如下图所示：图1 二极管实物图2 二极管正向导通电流图3 二极管反向恢复电流图4二极管反向恢复电流斜率图5 二极管反向恢复时间以上波形仍然是DI-100把偏置电压设置到150V测试的结果，综上可以看出，二极管正向导通电流：2.96A，二极管反向恢复电流：3.6A，二极管反向恢复电流斜率：10.24A/uS，二极管反向恢复时间：540nS。
反激电路副边二极管反向恢复_解释说明以及概述
反激电路副边二极管反向恢复解释说明以及概述1. 引言1.1 概述反激电路是一种常见的电源电路拓扑结构，其中副边二极管的反向恢复现象对其性能具有重要影响。
本文旨在深入研究反激电路副边二极管反向恢复现象，并探讨其相关因素及调控策略。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行介绍和论述。
首先，在引言部分进行文章背景的阐述，并提出研究目的。
接着，在第二部分将详细解释反激电路副边二极管的基本原理以及作用机制。
然后，在第三部分将探讨反激电路副边二极管反向恢复现象的影响因素与调控策略。
紧接着，在第四部分将进行实验验证与案例分析，通过具体案例来验证之前所得到的研究成果。
最后，在结论和展望中总结本文主要观点和结果，并展望未来在该领域可能进行的进一步研究方向。
1.3 目的本文旨在全面解释和说明反激电路副边二极管反向恢复现象，探讨其影响因素，并提出相应的调控策略。
通过深入研究反激电路副边二极管的反向恢复现象，我们可以更好地理解该现象对电路性能的影响，为设计和优化反激电路提供实用的指导。
2. 反激电路副边二极管反向恢复解释说明：2.1 反激电路基本原理介绍：反激电路是一种常用的开关电源拓扑结构，其基本原理是通过周期性开关操作使能量从输入端传递到输出端。
在正常工作情况下，当开关导通时，输入能量会储存于磁场中，在开关断开时，磁场能量会转移到输出负载上。
2.2 副边二极管的作用与原理解释：在反激电路中，副边二极管扮演着重要角色。
它被连接在变压器的次级线圈与输出负载之间，并与主开关配合工作。
其主要功能是提供一条回路路径供磁能释放，同时也可以防止负载返回冲击电压过高。
副边二极管的工作原理如下：当主开关导通时，变压器会储存磁能，并将其传递到副边二极管上。
此时，副边二极管处于正向偏置状态，即导通状态。
当主开关关闭时，在变压器一侧产生反向瞬态电压，这将使得副边二极管迅速反向恢复，即将其导通端变为截止状态。
通过这样的反向恢复操作，副边二极管在短时间内存储并释放能量，使得电路能够平稳工作。
MOSFET体二极管反向恢复过程分析
MOSFET体二极管反向恢复过程分析MOSFET体二极管是指在MOSFET器件的PN结结构中，真空中的栅极（Gate）和漏极（Source）之间也存在类似二极管的结构。
当MOSFET体二极管处于正向偏置时，其工作与普通二极管相似，导通状态时电流正常流过；但当MOSFET体二极管处于反向偏置时，其恢复过程较为复杂。
当MOSFET体二极管处于反向偏置时，即栅极电压高于漏极电压，栅极-漏极结反向偏置，发生击穿现象。
这时，体二极管的恢复过程可以分为以下几个阶段：1. 正向偏置区（Forward Bias Region）在这个阶段，MOSFET体二极管处于正常导通状态，工作与普通二极管相似。
当应用正向电压时，电流从P型区流向N型区，形成电子-空穴对，导通。
2. 反向击穿区（Reverse Breakdown Region）当栅极电压高于体与漏极之间所能承受的反向击穿电压时，体二极管进入反向击穿区。
在这个区域，电流远远高于正常导通电流，而且电压随电流的增加而迅速下降。
击穿的原因通常是由于电场效应引起的，当电场强度足够强时，会导致电子激发，并产生二次电子和空穴。
这些激发的电子和空穴会形成电流。
3. 高电压饱和区（High Voltage Saturation Region）一旦击穿发生，体二极管进入高电压饱和区。
在这个阶段，电压几乎不再变化，而电流保持在一个较高的饱和水平。
此时，大量的激发电子和空穴通过击穿区域重新组合，产生复合电流。
4. 恢复区（Recovery Region）当栅极电压向零下进行恢复时，MOSFET体二极管进入恢复区。
在这个区域，反向击穿电流逐渐减小，而电压也逐渐恢复到正常水平。
这个过程会伴随着体二极管上的储存电荷释放以及内部PN结的耗尽层的形成。
5. 正向恢复区（Forward Recovery Region）当栅极电压进一步恢复至正向偏置时，体二极管进入正向恢复区。
在这个区域，电流逐渐消失，电压继续上升，直到最后恢复到正常的正向工作区域。
二极管 反向 恢复因子
二极管反向恢复因子【最新版】目录1.二极管的基本概念2.反向恢复因子的定义及影响因素3.二极管的反向恢复过程4.反向恢复因子在实际应用中的意义5.测试二极管反向恢复因子的设备与方法正文一、二极管的基本概念二极管是一种半导体器件，具有单向导电性。
在正向电压作用下，二极管处于导通状态，允许电流通过；而在反向电压作用下，二极管处于截止状态，电流不会通过。
然而，在实际应用中，二极管的反向恢复特性对电路性能具有重要影响。
二、反向恢复因子的定义及影响因素反向恢复因子（Reverse Recovery Factor，简称 RRF）是指二极管在反向电压作用下，从反向导通状态恢复到截止状态所需的时间。
它反映了二极管在反向恢复过程中的动态特性。
反向恢复因子受多种因素影响，如半导体材料、二极管结构、制造工艺等。
其中，最重要的因素是半导体材料的载流子复合速度。
载流子复合速度越快，反向恢复因子越小，说明二极管的反向恢复能力越强。
三、二极管的反向恢复过程当二极管处于正向导通状态时，正向电压使 p 型半导体和 n 型半导体中的载流子向 pn 结附近集中，形成正向电流。
当外加电压改为反向电压时，正向电流迅速消失，但此时载流子在 pn 结附近仍存在，使得二极管处于反向导通状态。
随着反向电压的持续作用，载流子在 pn 结附近逐渐复合，使反向电流逐渐减小。
当反向电流减小到一定程度时，二极管恢复到截止状态。
这个过程称为二极管的反向恢复过程。
四、反向恢复因子在实际应用中的意义反向恢复因子是衡量二极管动态特性的重要参数。
在高频应用中，二极管的反向恢复能力直接影响到电路的工作效率和性能。
反向恢复因子越小，二极管的反向恢复能力越强，对高频信号的响应速度也越快。
因此，在高频应用中，需要选用具有较小反向恢复因子的二极管。
五、测试二极管反向恢复因子的设备与方法测试二极管反向恢复因子的设备称为二极管反向恢复时间测试仪。
这种设备可以手动调节测试电压、电流等参数，具有较高的测量精度。
整流二极管的反向恢复过程
整流二极管的反向恢复过程二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。
在0―t1时间内，输入为+VF，二极管导通，电路中有电流流通。
设VD为二极管正向压降（硅管为0.7V左右），当VF远大于VD时，VD可略去不计，则在t1时，V1突然从+VF变为-VR。
在理想情况下，二极管将立刻转为截止，电路中应只有很小的反向电流。
但实际情况是，二极管并不立刻截止，而是先由正向的IF变到一个很大的反向电流IR=VR／RL，这个电流维持一段时间tS后才开始逐渐下降，再经过tt后，下降到一个很小的数值0.1IR，这时二极管才进人反向截止状态，如下图所示。
通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。
其中tS称为存储时间，tt称为渡越时间，tre=ts+tt称为反向恢复时间。
由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制。
02产生反向恢复过程的原因——电荷存储效应产生上述现象的原因是由于二极管外加正向电压VF时，载流子不断扩散而存储的结果。
当外加正向电压时Ｐ区空穴向Ｎ区扩散，Ｎ区电子向Ｐ区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流于，如下图所示。
空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程LP（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴，并建立起一定空穴浓度分布，靠近结边缘的浓度最大，离结越远，浓度越小。
正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。
电子扩散到Ｐ区的情况也类似，下图为二极管中存储电荷的分布。
我们把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。
当输入电压突然由+VF变为-VR时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少：①在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流IR，如下图所示；②与多数载流子复合。
二极管反向恢复时间参数
二极管反向恢复时间参数二极管反向恢复时间参数是指在二极管正向导通后，当输入电压反向变化时，二极管从导通状态变为截止状态所需的时间。
考虑到二极管的应用广泛性和重要性，研究反向恢复时间参数对于电子设备的设计和优化至关重要。
本文将从二极管反向恢复时间的定义、影响因素、测试方法和参数优化等方面进行详细的阐述和分析。
一、二极管反向恢复时间的定义二极管反向恢复时间是指当二极管从导通状态切换到截止状态所需的时间。
在二极管正向导通时，导通电流会使二极管的内部发生PN结的不对称性变化，当输入电压反向时，需要经过一定的时间才能将PN结恢复到截止状态。
这个时间间隔称为反向恢复时间。
二、二极管反向恢复时间的影响因素二极管反向恢复时间受多种因素的影响，下面列举了主要的几个因素：1. 二极管的结构和材料：不同类型的二极管的PN结结构和材料不同，其反向恢复时间也会有所差异。
通常，快恢复二极管的反向恢复时间较短，而普通二极管的反向恢复时间较长。
2. 反向恢复电荷：当输入电压反向时，二极管内PN结发生反向恢复过程。
在这个过程中，原本导通的二极管需要将导通电荷清除，并从截止状态恢复正常。
反向恢复电荷的大小直接影响了二极管反向恢复时间，反向恢复电荷越小，反向恢复时间越短。
3. 外部电路的负载条件：二极管的反向恢复时间还与外部电路的负载条件有关。
在不同的负载条件下，反向恢复时间可能会有所差异。
通常情况下，负载电流较大时，二极管的反向恢复时间会延长。
4. 工作温度：温度对二极管的反向恢复时间也有一定的影响。
在较高温度下，反向恢复时间可能会缩短，而在较低温度下，则可能会延长反向恢复时间。
三、二极管反向恢复时间的测试方法为了准确测量二极管的反向恢复时间，需要采用特定的测试方法。
下面介绍了常用的两种测试方法：1. 放电测试法：这是最常用的测试方法之一。
该方法基于原理是，当二极管在正向通态时，涌入少量载流子，这些载流子在反向时以一定速率消失。
通过测量二极管的反向恢复电压和载流子的放电时间，可以得到反向恢复时间。
二极管的反向恢复过程
二极管的反向恢复过程二极管的反向恢复过程是指当二极管由正向导通状态突然切换到反向电压状态时，二极管内部电荷分布和电流特性的恢复过程。
这个过程是二极管正向关闭时，快速从电导状态切换到封锁状态的过程。
本文将详细介绍二极管的反向恢复过程。
一、二极管的反向导电当二极管处于正向导通状态时，使得P型半导体处于正偏电压，N型半导体处于负偏电压。
在这种情况下，二极管通过电流。
然而，一旦施加在二极管上的电压改变方向，使得N型半导体达到阳极的电位，而P型半导体达到阴极的电位，二极管便会切换到封锁状态，并且相当数量的电子和空穴重新组合。
这个过程是由于$e^{-}$在N型半导体的表面融合和电子从P型半导体进入技术N型半导体的缺陷引起的。
如果这些载流子没有重新组合，反向瞬态提供的能量会在二极管中积累，导致电压浪涌、瞬态电流和过度电击等问题。
因此，理解和解决二极管反向恢复问题对于二极管在电力电子系统中的应用至关重要。
二、弛豫过程在二极管反向电压达到一定程度之后，二极管将进入弛豫过程。
在这个阶段，N型半导体中的电场逐渐增强，电子开始从P型半导体向N型半导体运动。
同时，电子会逐渐从N型半导体重新组合到P型半导体，直到两个半导体之间的势垒完全恢复。
三、反向恢复时间反向恢复时间是指二极管从正向导通状态切换到封锁状态所需的时间。
它包括两个关键时间参数：反向恢复时间 (Trr) 和反向恢复峰值电流(Irr)。
1. 反向恢复时间 (Trr)反向恢复时间是指从二极管输入反向电压时，电流从峰值下降到反向电流的10%所需的时间。
反向恢复时间的长短对系统的稳定性和效率都有重要影响。
较大的反向恢复时间会导致能量损失和电容电流的产生，从而加剧二极管的耗损。
幸运的是，由于现代技术的进步，新型二极管已经提高了反向恢复时间的性能。
2. 反向恢复峰值电流 (Irr)反向恢复峰值电流是指二极管在切换到封锁状态时，使得电流呈现出一个峰值的电流大小。
较大的反向恢复峰值电流可能会在电路中产生电磁干扰，并使系统不稳定。
二极管的反向恢复过程
二极管的反向恢复过程一、二极管的反向恢复过程二、在下图的电路中V上输入如下的电压波形：则二极管上的电流波形如下：可以看到,当通入正向电压时,二极管导通,二极管上的电流为I1,当通入的电压突然反向时,二极管上的电流也瞬间反向了,随后才变小,进而进入反向截止状态;这个现象就叫二极管的反向恢复;反向电流保持不变的这段时间称为储存时间ts,反向电流由I2下降到0.1I2所需的时间称为下降时间tf;储存时间和下降时间之和ts+tf称为反向恢复时间;二极管反向截止后还存在的电流被称为二极管的反向漏电流IR;二、二极管反向恢复现象的解释在二极管的PN节上,当外加正向电压时,P区的空穴向N区扩散,N区的电子向P区扩散,这样,不仅使势垒区耗尽区变窄,而且使载流子有相当数量的存储,在Ｐ区内存储了电子,而在Ｎ区内存储了空穴,它们都是非平衡少数载流子,如下图所示;空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后,并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失,而是在一定的路程LP扩散长度内,一方面继续扩散,一方面与电子复合消失,这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴,并建立起一定空穴浓度分布,靠近结边缘的浓度最大,离结越远,浓度越小;正向电流越大,存储的空穴数目越多,浓度分布的梯度也越大;电子扩散到Ｐ区的情况也类似,下图为二极管中存储电荷的分布;我们把正向导通时,非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应;当输入电压突然由正向变为反向时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失,但它们将通过下列两个途径逐渐减少：① 在反向电场作用下,Ｐ区电子被拉回Ｎ区,Ｎ区空穴被拉回Ｐ区,形成反向漂移电流IR,如下图所示；②与多数载流子复合;在这些存储电荷消失之前,ＰＮ结仍处于正向偏置,即势垒区仍然很窄,ＰＮ结的电阻仍很小,与电路中的负载电阻相比可以忽略,所以此时反向电流IR=反向电压VR＋VD/负载电阻RL;VD表示ＰＮ结两端的正向压降,一般VR>>VD,即IR＝VR／RL;在这段期间,IR基本上保持不变,主要由VR和RL所决定;经过时间ts后Ｐ区和Ｎ区所存储的电荷已显著减小,势垒区逐渐变宽,反向电流IR逐渐减小到正常反向饱和电流的数值,经过时间tf,二极管转为截止;由上可知,二极管在开关转换过程中出现的反向恢复过程,实质上由于电荷存储效应引起的,反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间;。
MOSFET体二极管反向恢复过程分析
MOSFET体二极管反向恢复过程分析MOSFET是一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管，它是一种使用表面场效应的三极管。
MOSFET具有优良的特性，如高速、低功耗和高可靠性等。
然而，在一些情况下，MOSFET器件中的体-漏极二极管可能会被反向偏置，导致器件性能的损害。
因此，研究MOSFET体二极管反向恢复过程对于理解器件的工作原理和特性具有重要意义。
当MOSFET体二极极速反向偏置时，体-漏极二极管处于开启状态，这会导致电荷从漏极流向体极。
这种电荷流动会导致体极电势上升，使得初始的反向漏极电势逐渐减小，直到达到一些临界点。
一旦反向漏极电势减小到这个临界点，体-漏极二极管将开始关闭，并且体极电势开始下降。
在这个过程中，积累在体极中的电荷将会被逐渐移除，直到体-漏极二极管完全关闭，体极电势恢复到正常的前向偏置状态。
体二极管反向恢复过程可以通过以下几个步骤来解释：1.反向偏置：当体二极被反向偏置时，体-漏极二极管处于导通状态，导致电荷从漏极流向体极。
体极电势上升，而反向漏极电势逐渐减小。
2.关闭开始：当反向漏极电势减小到一定程度时，体-漏极二极管开始关闭。
这个临界点取决于MOSFET器件的电源电压以及体-漏极二极管的特性参数。
3.移除积累电荷：在体-漏极二极管关闭的过程中，积累在体极中的电荷将被逐渐移除，导致体极电势下降。
4.完全关闭：当体-漏极二极管完全关闭时，体极电势恢复到正常的前向偏置状态。
反向恢复过程的速度取决于多种因素，如体-漏极二极管的载流能力、电源电压、体极电容、漏极电阻等。
通常情况下，体二极反向恢复过程是非常快速的，时间尺度为纳秒级。
然而，在一些特殊情况下，如高电源电压和较慢的体-漏极二极管特性，反向恢复过程可能会相对较长。
在实际应用中，为了避免体-漏极二极管反向偏置导致的器件损坏，通常采用一些保护电路来保证MOSFET器件的安全工作。
例如，可以通过添加反向并联二极管或者快速恢复二极管来提供更好的反向电压容忍能力。
二极管的反向恢复时间测试
二极管的反向恢复时间测试二极管是一种常见的电子器件，它具有正向导通和反向截止的特性。
而在二极管的反向截止状态下，当外加电压突然变为正向时，二极管需要一定的时间才能从截止状态恢复为导通状态，这个过程被称为反向恢复时间。
本文将以二极管的反向恢复时间测试为主题，介绍反向恢复时间的概念、测试方法以及对电路性能的影响。
一、反向恢复时间的概念反向恢复时间是指二极管在从反向截止状态恢复为正向导通状态所需的时间。
当二极管的反向电压突然被改变为正向时，由于电荷的积累和耗散过程，二极管无法立即恢复到正向导通状态，需要一定的时间。
这个时间间隔称为反向恢复时间。
二、反向恢复时间的测试方法为了准确测量二极管的反向恢复时间，需要借助专门的测试设备。
一种常见的测试方法是通过脉冲发生器和示波器进行测试。
具体步骤如下：1. 接线：将脉冲发生器的输出端与二极管的正向端相连，将示波器的探头分别连接到二极管的反向端和正向端。
2. 设置参数：在脉冲发生器上设置所需的测试脉冲幅值和宽度，并调节示波器的时间基准和垂直灵敏度，使波形能够清晰显示。
3. 测试过程：通过触发脉冲发生器，产生一个突变的电压脉冲，使二极管从反向截止状态迅速转变为正向导通状态。
示波器会记录并显示二极管反向电压的变化过程。
4. 测量结果：根据示波器上显示的波形，可以测量出反向恢复时间的相关参数，如反向恢复时间trr、反向恢复峰值电流IRRM等。
三、反向恢复时间对电路性能的影响反向恢复时间是二极管的一个重要参数，它对于电路的工作性能和稳定性有着重要的影响。
1. 反向恢复时间与开关速度：二极管的反向恢复时间越短，其开关速度就越快。
在高频电路中，需要快速开关的二极管能够更快地响应信号，提高电路的工作效率。
2. 反向恢复时间与能耗：当二极管反向恢复时间较长时，会导致电荷的积累，从而增加能耗。
因此，在一些对能耗要求较高的电路中，需要选择反向恢复时间较短的二极管，以减少能耗。
3. 反向恢复时间与电路稳定性：如果二极管的反向恢复时间过长，可能会导致在高频电路中产生不稳定的波形，甚至出现回波和谐振等问题，对电路的稳定性造成影响。
MOSFET体二极管反向恢复过程分析
10/27/2015
(c) 非平衡少子浓度分布图
AOS Confi－ － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
N区
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
-
－ －
+
施加反向电压时，P区存储的电子和N区 存储的空穴不会马上消失，但它们将通 过两个途径逐渐减少：
10/27/2015
AOS Confidential
9
dv/dt 限制
Source
Rc
反向恢复dv/dt速度过快有可能触发寄 生BJT导通
• 高dv/dt会导致P body区域的少数载流子的 电流密度过高，从而在BJT的基极建立起足 够的电压使BJT导通 ，这也是为什么在 datasheet中会有体二极管反向恢复dv/dt限 制的原因
MOSFET体二极管反向恢复过程 Aug. 14 2013
AOS Confidential
内容
PN结反向恢复过程 MOSFET体二极管的形成 MOSFET体二极管的反向恢复过程
• di/dt 阶段 • dv/dt阶段
MOSFET体二极管反向恢复的仿真和实测结果
• 不同寄生电感 • 不同CGS的影响 • 不同IF的影响
• 在反向电场作用下，P区电子被拉回N区， N区空穴被拉回P区，形成反向漂移电流IR； • 与多数载流子复合。
(a) 势垒区图
(b) 非平衡少子分部图
在这些存储电荷突然消失之前，PN结仍 处于正向偏置，即势垒区仍然很窄，PN 结的电阻很小，与RL相比可以忽略，所 以此时反向电流IR=(VR+VD)/RL。VD表示 PN结两端的正向压降，一般VR＞＞VD,即 IR≈VR/RL。在这段期间，IR基本上保持 不变，主要由VR和RL所决定。 经过时间Ts后，P区和N区所存储的电荷 已显著减少，势垒区逐渐变宽，反向电 流IR逐渐减小到正常反向饱和电流的数 值，经过时间Tf，二极管转为截止。
续流二极管反向恢复原理
续流二极管（Freewheeling Diode）是在电感元件（如继电器、电动机等）的开关断开时用于提供续流路径的二极管。
它的反向恢复原理指的是当续流二极管断开时，二极管中的电流如何进行反向恢复。
具体反向恢复原理如下：
续流过程：当开关断开时，电感元件中的电流会试图维持其流动。
在这个过程中，续流二极管处于导通状态，作为续流路径，允许电流在电感元件和二极管之间流动。
断开过程：当开关重新闭合时，续流二极管会快速关闭，切断电流路径，阻止电流继续流动。
反向恢复过程：在续流二极管关闭之后，电感元件中的电流将因其自感性质而产生反向电压。
这会导致续流二极管反向偏置，开始逆向导电。
通过逆向导电，续流二极管提供了一条路径，使电感元件中的电流能够逐渐衰减，将其能量释放。
通过续流二极管的反向恢复原理，电感元件中的电流得以平稳地衰减，避免了电感元件产生高反向电压并引发电压尖峰的问题。
续流二极管的选择和设计要考虑电感元件的特性、工作条件和电流大小等因素，以确保在断开开关时能够提供适当的续流路径，保护电路元件和确保电路的正常运行。
二极管规格书中的反向恢复电荷和反向恢复时间
二极管规格书中的反向恢复电荷和反向恢复时间文章标题：深度解析二极管规格书中的反向恢复电荷和反向恢复时间导语：二极管作为一种重要的电子元件，在各种电路中都扮演着重要的角色。
在选用二极管时，除了关注正向导通压降、最大反向电压和最大正向电流等基本参数外，还需要留意二极管规格书中的反向恢复电荷和反向恢复时间这两个参数。
本文将从深度和广度两个方面解析二极管规格书中的反向恢复电荷和反向恢复时间，以便读者更好地理解和应用这些指标。
1. 反向恢复电荷介绍反向恢复电荷是指二极管在反向电路中，在向正向导通过渡过程中，由于载流子从互相分离的状态转变为互相复合的状态，导致反向电流逐渐减小并最终恢复到零所需要的电荷。
反向恢复电荷常用符号Qrr来表示。
反向恢复电荷的大小取决于二极管内部结构以及工作参数，具体数值通常在二极管规格书中给出。
2. 反向恢复时间概述反向恢复时间是指二极管从反向导通到正向导通的过渡时间。
这个过程包括反向恢复电流从峰值减小到某个特定值，并最终减小到指定的百分之十个反向峰值电流的时间间隔。
反向恢复时间常用符号trr表示。
反向恢复时间的长短对于二极管在高频电路中的应用具有重要的影响，因为较长的反向恢复时间会导致二极管的开关速度下降。
3. 二极管规格书中的Qrr和trr参数在二极管的规格书中，常常会给出反向恢复电荷和反向恢复时间的数值。
这些数值是通过实测得到的，有效地反映了二极管在反向导通过渡中的性能。
通常情况下，Qrr参数会以nC（纳库仑）为单位，而trr 参数则以纳秒（ns）为单位进行表示。
通过对二极管规格书中Qrr和trr参数的了解，我们可以更好地评估和选择合适的二极管来满足特定的应用需求。
4. Qrr和trr对电路设计的影响反向恢复电荷和反向恢复时间对于电路设计具有重要的影响。
较大的反向恢复电荷会导致在二极管反向导通过渡中产生的能量损失增加，并可能引起电压干扰和电流峰值的增加，影响电路的整体性能。
另较长的反向恢复时间会导致二极管的开关速度下降，从而限制了高频电路的运行速度。
二极管反向恢复波形
二极管反向恢复波形
二极管反向恢复波形是指在二极管正向导通状态下，当电压和电流瞬间反转时，二极管会迅速断开导通，使电流从零开始反向流动。
这种反向恢复波形既体现了二极管导通特性，又展现了二极管断开导通特性。
二极管反向恢复波形的过程可以分为以下几个阶段：
1. 正向导通：在正向电压作用下，二极管处于正向导通状态，电流通过二极管正向流动。
2. 瞬间反向：当正向电压突然反向时（如电源电压突然变为负值），二极管会迅速断开导通，并且电流突然变为零。
3. 反向恢复：一旦二极管断开导通，反向电压出现，它将使二极管的pn结产生反向击穿。
反向电场通过击穿电流进行消散，而这些电流则产生整流效应。
这个过程将随着pn结的电容充电而发生，直到反向电压降至二极管的额定反向工作电压。
4. 反向恢复时间：此后，二极管将进入反向封锁状态，只允许微弱的反向漏电流通过，直到反向电压完全消失。
二极管反向恢复波形的时间和形状取决于二极管的特性以及反向电压的大小和
变化速率。
简述二极管的反向恢复
简述二极管的反向恢复
二极管的反向恢复是指二极管在正向导通状态下通过电流，随后停止导通并转为反向偏置状态，再次转为正向导通状态的过程。
当施加在二极管上的正向电压被移除时，二极管的内部电荷仍然会保留一段时间，产生一个向反向偏置转换的瞬时电压。
这个过程被称为反向恢复。
当二极管的正向电压被移除时，二极管内部的PN结会形成一
个电势垒。
在正向导通状态下，N区域的电子和P区域的空穴被注入到电势垒中，形成一个电荷分布。
当正向电压被去除时，电势垒开始恢复，电荷分布也会重新恢复到零电荷状态。
这个过程需要一定的时间，过程中会产生一个反向电压峰值，这个电压峰值被称为反向恢复峰值，也叫做二极管的反向恢复时间。
在反向恢复期间，二极管的电流不能立即降为零，而是按照指数函数逐渐减小。
当电荷分布恢复到零电荷状态后，二极管即恢复到正常的反向偏置状态。
反向恢复是二极管的一个重要特性，它会影响到在高频电路和开关电源等应用中二极管的工作性能。
通过合理的选择二极管，尤其是选择具有低反向恢复时间的快恢复二极管，可以降低反向恢复过程中的功耗和噪声，并提高电路的效率。
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二极管的反向恢复过程 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
二极管的反向恢复过程
一、二极管的反向恢复过程
二、在下图的电路中V上输入如下的电压波形：则二极管上的电流波形如下：
可以看到，当通入正向电压时，二极管导通，二极管上的电流为I1，当通入的电压突然反向时，二极管上的电流也瞬间反向了，随后才变小，进而进入反向截止状态。
这个现象就叫二极管的反向恢复。
反向电流保持不变的这段时间称为储存时间ts，反向电流由I2下降到0.1I2所需的时间称为下降时间tf。
储存时间和下降时间之和（ts+tf）称为反向恢复时间。
二极管反向截止后还存在的电流被称为二极管的反向漏电流IR。
二、二极管反向恢复现象的解释
在二极管的PN节上，当外加正向电压时，P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流子，如下图所示。
空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程LP（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴，并建
立起一定空穴浓度分布，靠近结边缘的浓度最大，离结越远，浓度越小。
正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。
电子扩散到Ｐ区的情况也类似，下图为二极管中存储电荷的分布。
我们把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。
当输入电压突然由正向变为反向时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少：
①在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流IR，如下图所示；
②与多数载流子复合。
在这些存储电荷消失之前，ＰＮ结仍处于正向偏置，即势垒区仍然很窄，ＰＮ结的电阻仍很小，与电路中的负载电阻相比可以忽略，所以此时反向电流IR=（反向电压VR＋VD）/负载电阻RL。
VD表
示ＰＮ结两端的正向压降，一般 VR>>VD，即 IR＝VR／RL。
在这段期间，IR基本上保持不变，主要由VR和RL所决定。
经过时间ts后Ｐ区和Ｎ区所存储的电荷已显著减小，势垒区逐渐变宽，反向电流IR逐渐减小到正常反向饱和电流的数值，经过时间tf，二极管转为截止。
由上可知，二极管在开关转换过程中出现的反向恢复过程，实质上由于电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间。