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  6. 二極管反向恢復損耗與降低方法
    • 發布時間:2025-03-04 17:40:36
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    二極管反向恢復損耗與降低方法
    二極管反向恢復損耗
    二極管作為基礎半導體器件,由 p 型半導體與 n 型半導體構成。在正向偏置狀態下,電流可順利通過二極管;而在反向偏置時,僅存在微小的反向漏電流。當反向電壓超出二極管的反向擊穿電壓,二極管將發生反向擊穿,可能導致器件損壞。為保護二極管免受反向擊穿影響,可采用二極管反向恢復電路。
    一、二極管反向恢復電路原理
    二極管反向恢復電路旨在減小反向恢復電流,通常由二極管與電感器組成。二極管正向導通時,電感器儲存能量;當二極管從導通轉為截止,電感器釋放能量,維持電流流動,從而減小反向恢復電流。
    二、二極管反向恢復損耗構成
    二極管反向恢復損耗主要包含靜態損耗與動態損耗兩部分。
    (一)靜態損耗
    靜態損耗指二極管正向偏置時的功耗。正向截止狀態下,電流流過電感器產生功耗,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時間無關。靜態損耗與二極管導通電阻及正向偏置電壓的平方成正比。
    (二)動態損耗
    動態損耗指二極管反向切換時的瞬態功耗,源于反向恢復電流的耗能過程。二極管由正向偏置突變為反向偏置時,電感器中儲存的能量釋放,形成反向恢復電流,涉及能量轉換與耗散,產生功耗。動態損耗很大程度上取決于二極管特性,如反向恢復時間、反向恢復電流等。
    三、二極管反向恢復損耗機理
    從能量轉換與耗散角度理解二極管反向恢復損耗機理。正向導通狀態下,二極管儲存能量,主要來自輸入電流。二極管由導通轉為截止時,儲存能量釋放,通過電感器與二極管內阻耗散。
    具體而言,輸入電壓由正向偏置突變為反向偏置時,二極管處于非導通狀態。電感器中電流因電感器自感特性無法突變,轉向二極管,形成反向恢復電流。反向恢復電流在電感器與二極管內阻上產生壓降,導致能量轉換與耗散,包括磁能消耗(電感器中磁能轉變為熱能等)與電阻能消耗(反向恢復電流在二極管內阻上產生功耗)。
    反向恢復電流大小與恢復時間長短均影響損耗。較大反向恢復電流意味著較大功耗,較長反向恢復時間意味著能量耗散需更長時間。設計二極管反向恢復電路時,需考慮這兩個因素以減小損耗。
    四、降低二極管反向恢復損耗的措施
    為降低反向恢復損耗,可采取以下措施:
    (一)選擇低反向恢復電流二極管
    反向恢復電流大小與二極管結構和材料相關,不同二極管反向恢復電流不同。選擇低反向恢復電流二極管可減少損耗。
    (二)優化反向恢復時間
    選擇反向恢復時間短的二極管可減少能量耗散時間,降低損耗??赏ㄟ^改變二極管結構和工藝參數,或采用并聯二極管方式優化反向恢復時間。
    (三)選用合適電感器
    電感器參數影響反向恢復損耗。合適電感器可減少反向恢復電流在電感器中的能量儲存,降低損耗。根據應用需求和設計要求選擇合適電感器。
    綜上所述,二極管反向恢復損耗機理涉及能量轉換與耗散過程。靜態損耗為正向偏置時的功耗,動態損耗為反向恢復時的瞬態功耗。通過選擇合適二極管、優化反向恢復時間及使用合適電感器等措施,可有效降低二極管反向恢復損耗。
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