Qual è il tempo di recupero inverso in un diodo?

Qual è il tempo di recupero inverso in un diodo?

Se un diodo sta conducendo in una condizione diretta e passa immediatamente a una condizione inversa, il diodo condurrà in una condizione inversa per un breve periodo mentre la tensione diretta si scarica. La corrente attraverso il diodo sarà abbastanza grande in una direzione inversa durante questo piccolo tempo di recupero.

Dopo che i portatori sono stati lavati e il diodo si comporta come un normale dispositivo di blocco in condizione inversa, il flusso di corrente dovrebbe scendere ai livelli di perdita.

Questa è solo una descrizione generica del tempo di recupero inverso. Può influire su alcune cose, a seconda del contesto, come menzionato nei commenti.

È necessario stabilire una carica spaziale all'interno di una giunzione PN prima che la corrente diretta possa fluire. (Se la prima frase ti fa chiedere perché, questa è davvero una domanda separata - forse questo può aiutare. Diamo un'occhiata alle dinamiche di stabilire e neutralizzare quella carica spaziale.)

Da zero, questa carica spaziale può essere stabilita abbastanza rapidamente, perché una tensione di polarizzazione diretta applicata esternamente può instradare elettroni all'esterno. Gli elettroni si diffondono dal materiale di tipo n nel bordo del materiale di tipo p, i fori nel materiale di tipo p si diffondono nel bordo del materiale di tipo n e alle interfacce metalliche, i nuovi elettroni vengono iniettati nel n- estremità e fori di tipo sono generati all'estremità di tipo p per produrre elettroni liberi che possono fluire nel circuito esterno. Tutti questi flussi sono flussi dei portatori di maggioranza nei rispettivi materiali, quindi la diffusione avviene rapidamente guidata da gradienti di concentrazione molto maggiori. Una carica spaziale si sviluppa rapidamente perché i portatori della maggioranza fluiscono per accendere il diodo: elettroni nel materiale di tipo n e buchi nel materiale di tipo p.

Tuttavia, se la tensione esterna viene quindi invertita per essere una polarizzazione inversa, la carica spaziale viene attratta a se stessa per ricombinarsi. Ma questa ricombinazione avviene solo attraverso la diffusione della minoranzavettori. Questa diffusione del portatore di minoranza ha gradienti di concentrazione molto più piccoli e quindi diffonde gli ordini di grandezza più lentamente. Un circuito esterno che fornisce una polarizzazione inversa può aiutare ad accelerare questa ricombinazione, in quanto può consentire una più rapida neutralizzazione dei fori in eccesso che sono migrati di nuovo al materiale di tipo p e la rimozione degli elettroni in eccesso che sono migrati di nuovo al materiale di tipo n. Si presume che questa ricombinazione buco-elettrone o neutralizzazione della carica avvenga essenzialmente istantaneamente alle interfacce metallo-semiconduttore, quindi se la corrente esterna può fornire e rimuovere elettroni con polarizzazione inversa, lo farà molto più velocemente della "normale" ricombinazione buco-elettrone tasso nella maggior parte del semiconduttore. Ecco perché possono esserci enormi correnti inverse durante il tempo di recupero inverso.

Ho messo insieme una piccola simulazione del tempo di recupero inverso in un diodo 1N4007 contro un 1N4148 :

La demo mostra che i diodi vengono commutati sotto un'onda quadra e mostra che 1N4007 impiega alcuni microsecondi per spegnersi completamente!

(Vedi anche un PDF intitolato "Tempo di ricombinazione in diodi a semiconduttore" .)

Se il diodo è polarizzato in avanti e si desidera disattivarlo, ci vuole un po 'per estinguere i portatori liberi che fluiscono attraverso la giunzione (gli elettroni devono tornare alla regione n e i fori devono tornare alla regione p, quindi possono ricombinarsi all'anodo e al catodo, rispettivamente). Questo tempo è chiamato "tempo di recupero inverso" e la corrente totale che fluisce attraverso il diodo è negativa, poiché i portatori scorrono in direzioni opposte rispetto alla polarizzazione diretta. La carica che scorre durante il tempo di recupero inverso è chiamata "carica di recupero inversa" e il diodo deve estinguerla ("recupero" da condizione di polarizzazione inversa a neutra) prima di poter accenderla. Alla fine, il fenomeno del recupero inverso dipende dal drogaggio e dalla geometria del silicio ed è un effetto parassitario nei diodi, poiché l'energia coinvolta nel processo viene persa.

Il tempo impiegato da un diodo per commutare la sua condizione che va dalla polarizzazione diretta (condizione ON) alla condizione OFF è chiamato "Tempo di recupero inverso". Quando un diodo è polarizzato in avanti e lo si spegne, ci vuole un po 'per spegnerlo completamente; in questo momento prima un diodo raggiungerà una condizione di polarizzazione inversa e poi raggiungerà lentamente la condizione OFF anziché raggiungere direttamente una condizione OFF. Durante questo periodo gli elettroni ritornano nella regione n e i protoni tornano nella regione p per raggiungere la condizione OFF e la corrente totale che fluisce attraverso il diodo è negativa, perché i portatori scorrono in direzioni opposte rispetto alla polarizzazione diretta. La carica che scorre durante il tempo di recupero inverso è chiamata "carica di recupero inversa".

La carica che scorre durante il tempo di recupero inverso è chiamata "carica di recupero inversa". Quando si passa dallo stato di conduzione a quello di blocco, un diodo o un raddrizzatore ha accumulato una carica che deve essere scaricata prima che il diodo blocchi la corrente inversa.

Quando si passa dallo stato di conduzione a quello di blocco, un diodo o un raddrizzatore ha accumulato una carica che deve essere scaricata prima che il diodo blocchi la corrente inversa. Questa scarica richiede un tempo limitato noto come tempo di recupero inverso o trr. Durante questo periodo, la corrente del diodo può fluire nella direzione opposta.

Quando si spegne un diodo, una corrente inversa scorrerà attraverso il diodo per un determinato tempo a causa delle cariche immagazzinate nello strato di esaurimento. quindi il tempo "quando la corrente inversa inizia a fluire attraverso il diodo e ha raggiunto il suo valore di picco e nuovamente in decadimento e ha raggiunto il 25% del suo valore di picco" questa volta è noto come tempo di recupero inverso del diodo.

quando il diodo sta conducendo improvvisamente nella condizione di polarizzazione diretta se il diodo è polarizzato al contrario, e gli elettroni che stanno per connettersi con il terminale + ve quando è polarizzato in avanti ora (polarizzato al contrario) non possono connettersi al terminale -ve e hanno tornare alla regione p e stabilirsi come vettore di minoranza. Il tempo impiegato per questo si chiama tempo di recupero.

quando la corrente del diodo diretto decade a zero, il diodo continua a condurre nella direzione inversa a causa della presenza di cariche immagazzinate nei due strati. "la corrente inversa scorre per un tempo noto come tempo di recupero inverso".