IGBT体二极管参数
学习记录:
一:反向恢复过程
在图1所示的二极管电路中,加入一个如图2所示的输入电压。即在 0~ 时间内,输入为 ,二极管导通,电路中有电流流过。
假设二极管的正向压降为 ,当 远大于 时, 可忽略不计;
如果在 时刻,输入 突然从 变为 ,在理想情况下,二极管将即刻变为截止状态,电路中只有很小的反向漏电流。
但在实际情况中,二极管并不会立即变为截止状态,而是先有正向的 变为一个很大的反向电流 ,这个反向电流会维持一段时间 后才开始逐渐下降,再经过 时间后,下降到一个很小的数值 ,这时二极管才会进入反向截止状态。该过程如图3所示。
一般将二极管从正向导通变为反向截止的过程成为反向恢复过程。其中 称为存储时间, 称为渡越时间, 称为反向恢复时间。
二极管的开关速度受到反向恢复时间的限制。
二:原因
产生上述现象的原因是由于电荷存储效应。
由于二极管外加正向电压 时,P 区的空穴向 N 区扩散,N 区的电子向 P 区扩散,不仅使得耗尽层变窄,而且使得载流子有相当数量的存储,在 P 区内存储了电子,在N 区内存储了空穴,它们都是非平衡少子。
空穴由 P 区扩散到 N 区后,并不是立即与 N 区中的电子复合后消失,而是在一定的路程(扩散长度)内,一方面继续扩散,一方面与电子复合消失,这样就会在范围内存储一定数量的空穴,并建立起一定的空穴浓度分布,靠近 PN 结边缘的浓度高,离 PN 结越远,浓度越小。
正向电流越大,存储的空穴数目越多,浓度分布的梯度也越大。电子扩散到 P 区的情况类似。
把正向导通时,非平衡少子积累的现象叫做电荷存储效应。
当输入电压突然由 变为 时, P 区存储的电子和 N 区存储的空穴不会马上消失,它们会通过以下两个途径逐渐减少:
1.在反向电场的作用下, P 区电子被拉回 N 区, N 区空穴被拉回 P 区,形成反向漂移电流 ;
2.与多数载流子复合消失。
在这些存储电荷消失之前,PN结仍处于正向偏置,即耗尽层仍然很窄,PN结的电阻仍然很小,与 相比可以忽略,所以此时反向电流。表示PN结两端的正向压降,一般有,即。在这段时间,基本上保持不变,主要由 和 决定。经过 时间后,P 区和 N 区所存储的电荷已显著减小,耗尽层逐渐变宽,反向电流 逐渐减小到正常反向饱和电流的数值,经过 时间后,二极管转为截止状态。
由上可知,二极管的反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间。如果反向脉冲的持续时间比反向恢复时间 短,则二极管在正、反方向都可以导通,起不到开关的作用。
IGBT:反向二极管参数
Reverse Recovery Charge Qrr
Q=I^2Rt (I^2表示I的平方)
焦耳原理,电量与电流的关系
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