PN結(jié)二極管經(jīng)常用來制作電開關(guān)。在正偏狀態(tài),即開態(tài),很小的外加電壓就能產(chǎn)生較大的電流;在反偏狀態(tài),即關(guān)態(tài),只有很小的電流存在于PN結(jié)內(nèi)。
我們感興趣的開關(guān)電路參數(shù)就是電路的開關(guān)速度。下面的內(nèi)容會定性地討論二極管的開關(guān)瞬態(tài)以及電荷的存儲效應(yīng)。
當(dāng)某一時刻在外電路上加的正脈沖跳變?yōu)樨?fù)脈沖時:
正向時積累在各區(qū)的大量少子要被反向偏置電壓拉回到原來的區(qū)域,開始時的瞬間,流過P-N結(jié)的反向電流很大,經(jīng)過一段時間后,原本積累的載流子一部分通過復(fù)合,一部分被拉回原來的區(qū)域,反向電流才恢復(fù)到正常情況下的反向漏電流值IR。
正向?qū)〞r少數(shù)載流子積累的現(xiàn)象稱為電荷儲存效應(yīng)。二極管的反向恢復(fù)過程就是由于電荷儲存所引起的。
反向電流保持不變的這段時間就稱為儲存時間ts。在ts之后,P-N結(jié)上的電流到達反向飽和電流IR,P-N結(jié)達到平衡。
定義流過P-N結(jié)的反向電流由I2下降到0.1 I2時所需的時間為下降時間tf。儲存時間和下降時間之和為(ts+tf)稱為P-N結(jié)的關(guān)斷時間(即為反向恢復(fù)時間)。
反向恢復(fù)時間限制了二極管的開關(guān)速度:
如果脈沖持續(xù)時間比二極管反向恢復(fù)時間長得多,這時負(fù)脈沖能使二極管關(guān)斷,起到良好的開關(guān)作用;
如果脈沖持續(xù)時間和二極管的反向恢復(fù)時間差不多甚至更短的話,這時由于反向恢復(fù)過程的影響,負(fù)脈沖不能使二極管關(guān)斷。
所以要保持良好的開關(guān)作用,脈沖持續(xù)時間不能太短,也就意味著脈沖的重復(fù)頻率不能太高,這就限制了開關(guān)的速度。
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