二极管反向恢复过程及优化方法

1.开关作用

由于二极管具有单向导电性，因此在数字电路中可以起到开关作用。

由二极管的伏安特性曲线可知，如果给二极管加的正向电压大于死区电压，则二极管开始导通，导通时的管压降很小，其等效电路如图7-1a所示。如果给二极管加上反向电压（但不超过反向击穿电压）时，则二极管截止，反向电流（漏电流）很小，反向电阻很大。因此，截止的二极管相当于一个断开的开关，等效电路如图7-1b所示。这样用控制二极管外加电压极性的方法可以使二极管起到开关作用。

图7-1 二极管等效电路

图7-2 二极管由正向导通转换为反向截止(www.xing528.com)

a）输入电压 b）二极管电流

2.反向恢复时间

二极管由截止转变为导通或由导通转为截止是需要一定时间的。由于二极管由截止转为导通，转换时间较短，可以忽略；而由导通转为截止，转换时间较长。

图7-2所示为二极管由正向导通转换为反向截止的过渡过程。由图可知，其输入信号是一个脉冲信号。在t₁时刻，输入电压由U_H跳变到反向U_L，若在理想状态下，二极管应该立即由正向导通转变为反向截止，电路中应该只有极小的反向电流。但实际情况如图7-2b所示，在t₁时刻，二极管突然出现较大的反向电流而不是立即转为截止状态。二极管电流由正向电流I_H跳变为较大的反向电流I_L，I_L=-U_L/R_L，说明此时二极管仍然导通，只有经过一段反向恢复时间以后，才逐渐减小，再经过t_t时间后才进入稳定的反向截止状态，反向电流I_L趋于零。因此，当输入电压频率非常高，输入脉冲负半周的时间小于反向恢复时间时，二极管将失去单向导电作用，即失去开关作用。

二极管由正向导通状态转换为反向截止状态的过程，称为二极管的反向恢复过程。我们把维持最大反向电流的时间t_s称为存储时间，把反向电流由最大值I_L减小到1/10所需时间t_t称为渡越时间，把t_s和t_t之和称为反向恢复时间t_re（即从二极管外加反向电压瞬间开始，到反向电流下降至最大反向电流的1/10所需的时间）。

反向恢复时间的长短是由二极管所存储的载流子多少及其消散的速度决定的。一般二极管的反向恢复时间为几十到几百纳秒。在实际使用时，需要选择合适的二极管，同时在外部电路中提供必要的条件，以缩短反向恢复时间。