在二极管接收正向电压时,该外部电压与内部电场方向相抗衡,进而压制内部电场,有利于N区的自由电子向P区移动。当这些电子进入P区后,在PN结的近端形成高密集区,而在远端则密度较低。同样,空穴从P区向N区迁移时也主要在PN结附近聚集,形成类似的分布模式。这一过程在正向电压保持稳定的情况下达到一种动态平衡,期间积累了相应的电荷量。
在电路的开关元件S是理想状态下,其关闭时与二极管共同维持一个恒定的回路电流IL。当S开启,二极管两端电压迅速反向,并逐步过渡到截止状态。在S关闭后不久,二极管的正向电流逐步减少至零,这一时刻记为t0。随后,电流反向增长,在tw时刻二极管开始逐步停止导电,直至在tirm时刻反向电流达到峰值IRRM,之后逐步减少。这里的Trr,即二极管的反向恢复时间,是从电流减少到IRRM的20%(有些厂商设为25%或10%)所需的时长。
当二极管从正向导通模式转换到反向截止模式期间,会经历一个关键时刻,即反向恢复时间Trr。在此期间,二极管经受着反向电压与电流的共同作用,导致一定的能量损耗。尽管这一时间段相对较短,但二极管如果频繁切换,会累积产生明显的热量。同时,快速的电流和电压变化可能引发强烈的电磁干扰,这对周围的敏感电子设备可能构成风险。
接下来,通过一个双脉冲试验电路的实例,我们可以测量二极管的反向恢复时间。该电路的工作原理如下:当开关元件断开,通过右侧的电感和二极管构成一个闭合的电流环路,此时二极管为正向导通状态。一旦开关元件闭合,二极管两端的电压立刻反向,导致二极管进入反向恢复阶段,同时电感开始充电。此时,开关的闭合时间较长,断开时间较短。通过测量二极管反向电流降至20%峰值的时间,可以准确计算出二极管的反向恢复时间。配合曲线图,这种电路的原理可以被直观地理解。
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