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什么是快速恢复二极管

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整流二极管是大家熟悉的器件,它利用单向导电的特性将交流变换为脉动直流。整流有半波整流及全波整流,如图1所示。要将整流后的脉动直流变为平滑的直流,需要加一个滤波电容器。

图1
图1 🔍原图 (709×287)

整流二极管一般工作于低频(如市电的频率为50Hz),它的工作频率在3kHz以下,当工作频率在几十~几百千赫时,则要用快速恢复二极管。快速恢复二极管属于高频整流二极管,为什么取个“快速恢复”的名字呢?

先从恢复时间说起(参看图2)。二极管的P区与N区交界处有一个空间电荷区(也叫耗尽层)组成的PN结。在平衡状态时,空间电荷区有一定的宽度并形成内电路,如图2(a)所示。当加上正向电压时,外电场与内电场方向相反,耗尽层缩小,使导通电阻很小,形成较大的正向电流,如图2(b)所示;当加上反向电压时,外电场与内电场方向相同,耗尽层扩大,使导通电阻很大,则反向电流是极小的,如图2(c)所示。

图2
图2 🔍原图 (567×887)

从图2(b)去掉外电压时,空间电荷区恢复到图2(a)的状态,需要一定的平衡时间或叫恢复时间;从图2(c)中去掉外电压后,空间电荷区要恢复到图2(a)的状态也需要一定的恢复时间。整流的过程就是在二极管上反复地加正向电压及反向电压的过程,如图1所示。如果频率很高,正反电压变化的时间小于恢复时间,就不能正常地实现单向导通了。

快速恢复二极管的特点就是它的恢复时间很短,适合于高频整流,所以取名为快速恢复二极管。快速恢复二极管有一个重要参数——反向恢复时间。反向恢复时间的定义是二极管从正向导通状态,急剧转换到截止状态,输出脉冲下降到零线开始,到反向电源恢复至最大反向电流的10%所需要的时间,一般用t\(_{rr}\)表示。

快速恢复二极管的t\(_{rr}\)为几百纳秒(10\(^{-}\)9s),而超快速恢复二极管的t\(_{rr}\)更小,一般为几十纳秒。t\(_{rr}\)越小,它的工作频率越高。

(金召)