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二极管反向恢复的定义和原理

news 来源：原创 2025/7/15 16:52:51

二极管的反向恢复定义

二极管的反向恢复是指二极管从正向导通状态切换到反向阻断状态时，电流从正向变为负向并最终回到零所需的时间。具体过程如下：

正向导通：当二极管正向偏置时，电流可以顺利通过，此时二极管处于导通状态。
反向偏置：当电压从正向变为反向时，二极管并不立即截止。由于电荷存储效应，反向电流会先增大到一个峰值，然后逐渐减小至反向漏电流水平。
反向恢复时间：这一过程所需的时间称为反向恢复时间（trr），它包括存储时间（ts）和下降时间（tf），即trr=ts+tf。

IF是反向截止的时候二极管电流的变化过程

原因：电荷存储效应，tff是存储电荷耗尽需要的时间;

影响：影响开关频率，增加反向恢复损耗

二极管的快恢复特性(（Fast Recovery Diode，简称FRD)

要求快恢复特性很容易理解，可以降低反向恢复损耗，提升开关频率，最理想的状态就是没有反向恢复过程;

主要说软度

软度指的是反向恢复电流下降的过程中，即上图tf时间段内，电流下降的斜率，斜率越大，关断越硬，反之越软

关断太硬的话，一方面由于杂散电感的作用，会在二极管上叠加一个电压尖峰，硬关断对二极管是比较危险的;另一方面，电流下降阶段斜率过大会产生一定的电流震荡和电磁干扰(EMI)

因此，对于续流二极管，我们追求快恢复特性和软关断特性

反向恢复时间的长短对二极管的应用有重要影响，特别是在高频电路中，较长的反向恢复时间可能导致能量损失增加和开关频率受限。因此，选择具有较短反向恢复时间的二极管对于提高电路效率和性能至关重要。

二极管反向恢复的特性

1. 反向恢复时间

反向恢复时间是衡量二极管高频性能的一个重要参数。它表示从正向电压减小到零或反向电压增加到零开始到反向电流衰减到零所需的时间。反向恢复时间的长短取决于二极管的材料、结构、工艺以及正向电流的大小等因素。一般来说，快速恢复二极管（如肖特基二极管、碳化硅二极管等）具有较短的反向恢复时间而普通二极管则相对较长。

2. 反向恢复峰值

反向恢复峰值是指在反向恢复过程中出现的最大反向电流值。这个峰值的大小与正向电流的大小、二极管的类型以及工作条件等因素有关。反向恢复峰值的出现会增加电路的功耗和噪声因此在实际应用中需要尽量减小其值。

3. 反向漏电流

在反向恢复过程结束后二极管进入稳定的反向偏置状态时仍会存在一定的反向漏电流。这个电流的大小取决于二极管的材料和工艺水平等因素。一般来说快速恢复二极管的反向漏电流相对较小而普通二极管则可能相对较大。

影响二极管反向恢复的因素

1. 材料特性

不同材料的二极管具有不同的电荷存储效应和载流子迁移率等特性从而影响其反向恢复性能。例如碳化硅（SiC）二极管由于其优异的材料特性而具有较短的反向恢复时间和较低的反向漏电流因此被广泛应用于高频和高效率的应用场合中。

2. 结构设计

二极管的结构设计也会影响其反向恢复性能。例如通过优化PN结的结构和掺杂浓度等参数可以减小电荷存储效应并缩短反向恢复时间。此外采用特殊结构的二极管（如沟槽栅结构等）也可以进一步改善其高频性能。

3. 工作条件

二极管的工作条件（如正向电流大小、反向电压大小以及工作温度等）也会影响其反向恢复性能。例如正向电流越大则存储的电荷越多反向恢复时间也越长；而反向电压越大则势垒区越宽反向电流也越小但反向恢复时间可能仍然较长。此外工作温度的变化也会影响二极管的材料特性和载流子迁移率等参数从而影响其反向恢复性能。