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    • 發(fā)布時(shí)間:2025-03-04 17:40:36
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    二極管反向恢復(fù)損耗與降低方法
    二極管反向恢復(fù)損耗
    二極管作為基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件,由 p 型半導(dǎo)體與 n 型半導(dǎo)體構(gòu)成。在正向偏置狀態(tài)下,電流可順利通過(guò)二極管;而在反向偏置時(shí),僅存在微小的反向漏電流。當(dāng)反向電壓超出二極管的反向擊穿電壓,二極管將發(fā)生反向擊穿,可能導(dǎo)致器件損壞。為保護(hù)二極管免受反向擊穿影響,可采用二極管反向恢復(fù)電路。
    一、二極管反向恢復(fù)電路原理
    二極管反向恢復(fù)電路旨在減小反向恢復(fù)電流,通常由二極管與電感器組成。二極管正向?qū)〞r(shí),電感器儲(chǔ)存能量;當(dāng)二極管從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止,電感器釋放能量,維持電流流動(dòng),從而減小反向恢復(fù)電流。
    二、二極管反向恢復(fù)損耗構(gòu)成
    二極管反向恢復(fù)損耗主要包含靜態(tài)損耗與動(dòng)態(tài)損耗兩部分。
    (一)靜態(tài)損耗
    靜態(tài)損耗指二極管正向偏置時(shí)的功耗。正向截止?fàn)顟B(tài)下,電流流過(guò)電感器產(chǎn)生功耗,主要由正向偏置電壓引起,與輸入電流、輸出電流及反向恢復(fù)時(shí)間無(wú)關(guān)。靜態(tài)損耗與二極管導(dǎo)通電阻及正向偏置電壓的平方成正比。
    (二)動(dòng)態(tài)損耗
    動(dòng)態(tài)損耗指二極管反向切換時(shí)的瞬態(tài)功耗,源于反向恢復(fù)電流的耗能過(guò)程。二極管由正向偏置突變?yōu)榉聪蚱脮r(shí),電感器中儲(chǔ)存的能量釋放,形成反向恢復(fù)電流,涉及能量轉(zhuǎn)換與耗散,產(chǎn)生功耗。動(dòng)態(tài)損耗很大程度上取決于二極管特性,如反向恢復(fù)時(shí)間、反向恢復(fù)電流等。
    三、二極管反向恢復(fù)損耗機(jī)理
    從能量轉(zhuǎn)換與耗散角度理解二極管反向恢復(fù)損耗機(jī)理。正向?qū)顟B(tài)下,二極管儲(chǔ)存能量,主要來(lái)自輸入電流。二極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止時(shí),儲(chǔ)存能量釋放,通過(guò)電感器與二極管內(nèi)阻耗散。
    具體而言,輸入電壓由正向偏置突變?yōu)榉聪蚱脮r(shí),二極管處于非導(dǎo)通狀態(tài)。電感器中電流因電感器自感特性無(wú)法突變,轉(zhuǎn)向二極管,形成反向恢復(fù)電流。反向恢復(fù)電流在電感器與二極管內(nèi)阻上產(chǎn)生壓降,導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換與耗散,包括磁能消耗(電感器中磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿龋┡c電阻能消耗(反向恢復(fù)電流在二極管內(nèi)阻上產(chǎn)生功耗)。
    反向恢復(fù)電流大小與恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)短均影響損耗。較大反向恢復(fù)電流意味著較大功耗,較長(zhǎng)反向恢復(fù)時(shí)間意味著能量耗散需更長(zhǎng)時(shí)間。設(shè)計(jì)二極管反向恢復(fù)電路時(shí),需考慮這兩個(gè)因素以減小損耗。
    四、降低二極管反向恢復(fù)損耗的措施
    為降低反向恢復(fù)損耗,可采取以下措施:
    (一)選擇低反向恢復(fù)電流二極管
    反向恢復(fù)電流大小與二極管結(jié)構(gòu)和材料相關(guān),不同二極管反向恢復(fù)電流不同。選擇低反向恢復(fù)電流二極管可減少損耗。
    (二)優(yōu)化反向恢復(fù)時(shí)間
    選擇反向恢復(fù)時(shí)間短的二極管可減少能量耗散時(shí)間,降低損耗??赏ㄟ^(guò)改變二極管結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù),或采用并聯(lián)二極管方式優(yōu)化反向恢復(fù)時(shí)間。
    (三)選用合適電感器
    電感器參數(shù)影響反向恢復(fù)損耗。合適電感器可減少反向恢復(fù)電流在電感器中的能量?jī)?chǔ)存,降低損耗。根據(jù)應(yīng)用需求和設(shè)計(jì)要求選擇合適電感器。
    綜上所述,二極管反向恢復(fù)損耗機(jī)理涉及能量轉(zhuǎn)換與耗散過(guò)程。靜態(tài)損耗為正向偏置時(shí)的功耗,動(dòng)態(tài)損耗為反向恢復(fù)時(shí)的瞬態(tài)功耗。通過(guò)選擇合適二極管、優(yōu)化反向恢復(fù)時(shí)間及使用合適電感器等措施,可有效降低二極管反向恢復(fù)損耗。
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