Jaki jest czas powrotu do tyłu w diodzie?

Jaki jest czas powrotu do tyłu w diodzie?

Jeśli dioda przewodzi w kierunku do przodu i natychmiast przełącza się w stan do tyłu, dioda będzie przewodzić w stanie do tyłu przez krótki czas, gdy napięcie do przodu spadnie. Prąd przepływający przez diodę będzie dość duży w przeciwnym kierunku podczas tego krótkiego czasu regeneracji.

Po przepłukaniu nośników i gdy dioda działa jak normalne urządzenie blokujące w stanie odwróconym, przepływ prądu powinien spaść do poziomów upływu.

Jest to tylko ogólny opis czasu odzyskiwania wstecznego. Może to wpływać na kilka rzeczy, w zależności od kontekstu, jak wspomniano w komentarzach.

Przed przepływem prądu przewodzącego należy ustalić ładunek przestrzenny w złączu PN. (Jeśli pierwsze zdanie każe ci zapytać dlaczego, to naprawdę osobne pytanie - być może to może pomóc. Spójrzmy tylko na dynamikę ustanawiania i neutralizowania ładunku kosmicznego.)

Od zera ten ładunek przestrzenny może być ustalony dość szybko, ponieważ zewnętrznie przyłożone napięcie polaryzacji przedniej może kierować elektrony na zewnątrz. Elektrony dyfundują z materiału typu n na krawędź materiału typu p, otwory w materiale typu p przenikają do krawędzi materiału typu n, a na metalowych interfejsach nowe elektrony są wstrzykiwane do n- koniec typu i dziury są generowane na końcu typu p w celu wytworzenia wolnych elektronów, które mogą przepływać w obwodzie zewnętrznym. Wszystkie te przepływy są przepływami większości nośników w ich odpowiednich materiałach, więc dyfuzja zachodzi szybko dzięki znacznie większym gradientom stężenia. Ładunek kosmiczny rozwija się gwałtownie, ponieważ większość nośników płynie, aby włączyć diodę - elektrony w materiale typu n i dziury w materiale typu p.

Jeśli jednak napięcie zewnętrzne zostanie następnie odwrócone w celu uzyskania odwrotnego obciążenia, ładunek kosmiczny przyciągnie się do siebie w celu rekombinacji. Ale ta rekombinacja następuje tylko poprzez dyfuzję mniejszościprzewoźnicy. Ta mniejszościowa dyfuzja nośna ma znacznie mniejsze gradienty stężenia, a zatem wolniej dyfunduje rzędy wielkości. Obwód zewnętrzny zapewniający odwrotne odchylenie może pomóc w przyspieszeniu tej rekombinacji, ponieważ może umożliwić szybsze neutralizowanie nadmiaru otworów, które migrowały z powrotem do materiału typu p, oraz usuwanie nadmiaru elektronów, które migrowały z powrotem do materiału typu n. Zakłada się, że rekombinacja dziurowo-elektronowa lub neutralizacja ładunku odbywa się zasadniczo natychmiastowo na interfejsach półprzewodnik-metal, więc jeśli prąd zewnętrzny może dostarczać i usuwać elektrony w odwrotnym kierunku, będzie działał o wiele szybciej niż „normalna” rekombinacja dziurowo-elektronowa stawka w większości półprzewodnika. Właśnie dlatego mogą występować ogromne prądy zwrotne w czasie odzyskiwania wstecznego.

Złożyłem małą symulację czasu odzyskiwania wstecznego w diodzie 1N4007 w porównaniu z 1N4148 :

Demo pokazuje przełączanie diod pod kwadratową falą i pokazuje, że 1N4007 potrzebuje kilku mikrosekund na całkowite wyłączenie!

(Zobacz także plik PDF zatytułowany „Czas rekombinacji w diodach półprzewodnikowych” ).

Jeśli dioda jest skierowana do przodu i chcesz ją wyłączyć, to ugasienie wolnych nośników przepływających przez skrzyżowanie zajmuje trochę czasu (elektrony muszą wrócić do regionu n, a dziury muszą wrócić do regionu p, wtedy mogą się zrekombinować odpowiednio na anodzie i katodzie). Czas ten nazywa się „czasem powrotu do tyłu”, a całkowity prąd przepływający przez diodę jest ujemny, ponieważ nośniki przepływają w przeciwnych kierunkach w odniesieniu do polaryzacji do przodu. Ładunek przepływający w czasie odzyskiwania wstecznego nazywa się „ładunkiem odzyskiwania zwrotnego”, a dioda musi go zgasić („odzysk” ze stanu spowolnionego do neutralnego), zanim będzie można go włączyć. Ostatecznie zjawisko odwrotnego odzyskiwania zależy od domieszkowania krzemu i geometrii i jest pasożytniczym efektem dla diod, ponieważ energia zaangażowana w proces jest tracona.

Czas wymagany przez diodę do przełączenia jej stanu z tendencyjnego do przodu (warunek WŁ.) Do warunku WYŁ. Nazywa się „czasem powrotu do tyłu”. Kiedy dioda jest skierowana do przodu i wyłączasz ją, całkowite WYŁĄCZENIE zajmuje trochę czasu; w tym czasie najpierw dioda osiągnie stan odchylenia wstecznego, a następnie powoli osiągnie stan WYŁ., a nie bezpośrednio osiągnie stan WYŁ. W tym czasie elektrony wracają do regionu n, a protony wracają do regionu p, aby osiągnąć warunek WYŁĄCZENIA, a całkowity prąd przepływający przez diodę jest ujemny, ponieważ nośniki przepływają w przeciwnych kierunkach w odniesieniu do polaryzacji do przodu. Ładunek przepływający w czasie odzyskiwania wstecznego nazywany jest „ładunkiem odzyskiwania zwrotnego”.

Podczas przełączania ze stanu przewodzenia do stanu zablokowania dioda lub prostownik zapisały ładunek, który należy najpierw rozładować, zanim dioda zablokuje prąd wsteczny. To rozładowanie zajmuje skończoną ilość czasu, znaną jako Czas Odzyskiwania Odwrotnego, lub trr. W tym czasie prąd diody może płynąć w odwrotnym kierunku.

Po wyłączeniu dowolnej diody przez określony czas przepłynie przez diodę prąd wsteczny z powodu zgromadzonych ładunków w warstwie zubożonej. tak więc czas „kiedy prąd zwrotny zaczyna przepływać przez diodę i osiąga swoją wartość szczytową i ponownie zanika i osiąga 25% swojej wartości szczytowej”, czas ten jest znany jako czas powrotu diody do tyłu.

Ładunek przepływający w czasie odzyskiwania wstecznego nazywany jest „ładunkiem odzyskiwania zwrotnego”. Podczas przełączania ze stanu przewodzenia do stanu zablokowania dioda lub prostownik zapisały ładunek, który należy najpierw rozładować, zanim dioda zablokuje prąd wsteczny.

gdy dioda przewodzi w stanie polaryzacji przedniej nagle, jeśli dioda jest skierowana w kierunku przeciwnym, a elektrony, które mają się wkrótce połączyć z zaciskiem + ve, gdy są teraz skierowane do przodu (teraz są skierowane w odwrotnym kierunku), nie mogą połączyć się z zaciskiem -ve i mają wrócić do regionu p i osiedlić się jako przewoźnik mniejszościowy. Czas potrzebny na to nazywa się czasem odzyskiwania.

gdy prąd diody przewodzącej zanika do zera, dioda kontynuuje przewodzenie w kierunku przeciwnym ze względu na obecność zgromadzonych ładunków w dwóch warstwach. „prąd wsteczny płynie przez czas znany jako czas powrotu do tyłu”.