ダイオードの逆回復時間はどのくらいですか？

ダイオードの逆回復時間はどのくらいですか？

ダイオードが順方向に導通し、すぐに逆方向に切り替わると、順方向電圧がブリードオフするため、ダイオードは短時間逆方向に導通します。この短い回復時間の間、ダイオードを流れる電流は逆方向にかなり大きくなります。

キャリアがフラッシュされ、ダイオードが逆の状態で通常のブロッキングデバイスとして機能するようになると、電流は漏れレベルまで低下するはずです。

これは単なる逆回復時間の一般的な説明です。コメントで述べられているように、コンテキストに応じて、かなりの数の事柄に影響を与えることがあります。

PN接合内の空間電荷は、順方向電流が流れる前に確立する必要があります。（最初の文で理由を聞かれたら、それは本当に別の質問です。おそらくこれが役立つでしょう。その空間電荷を確立し、中和するダイナミクスを見てみましょう。）

ゼロから、この空間電荷は非常に迅速に確立されます。これは、外部から印加された順方向バイアス電圧によって電子が外部に回り込む可能性があるためです。電子はn型材料からp型材料の端に拡散し、p型材料の穴はn型材料の端に拡散し、金属界面では新しい電子がn-タイプの端とホールがp型の端で生成され、外部回路を流れることができる自由電子を生成します。これらの流れはすべて、それぞれの材料の多数キャリアの流れであるため、拡散ははるかに大きな濃度勾配によって急速に発生します。多数キャリアが流れてダイオードがオンになるため、空間電荷が急速に発生します。n型材料には電子が、p型材料には正孔があります。

ただし、その後外部電圧が逆バイアスに反転すると、空間電荷はそれ自体に引き寄せられて再結合します。しかし、この再結合は少数派の拡散によってのみ起こりますキャリア。この少数キャリア拡散の濃度勾配ははるかに小さいため、拡散の速度はより遅くなります。逆バイアスを提供する外部回路は、p型材料に戻って移動した過剰な正孔をより速く中和し、n型材料に戻って移動した過剰な電子を除去できるため、この再結合の速度を上げるのに役立ちます。この正孔電子再結合または電荷中和は、半導体と金属の界面で本質的に瞬間的に発生すると想定されているため、外部電流が逆バイアス下で電子を供給および除去できる場合、「通常の」正孔電子再結合よりもはるかに速くなります半導体のバルクの割合。そのため、逆回復時間中に大きな逆電流が発生する可能性があります。

1N4007ダイオードと1N4148の逆回復時間の小さなシミュレーションをまとめました。

デモでは、方形波でスイッチングされるダイオードを示し、1N4007が完全にオフになるのに数マイクロ秒かかることを示しています！

（「半導体ダイオードの再結合時間」というタイトルのPDFも参照してください。）

ダイオードが順方向にバイアスされており、オフにしたい場合、接合部を流れる自由キャリアを消すのに時間がかかります（電子はn領域に戻らなければならず、ホールはp領域に戻らなければならず、その後再結合することができます）それぞれ陽極と陰極で）。この時間は「逆回復時間」と呼ばれ、ダイオードを流れる総電流は負です。これは、キャリアが順方向バイアスに対して反対方向に流れるためです。逆回復時間中に流れる電荷は「逆回復電荷」と呼ばれ、ダイオードをオンにする前に、ダイオードはそれを消し去る必要があります（逆バイアス状態から中性状態への「回復」）。最終的に、逆回復現象はシリコンのドーピングと形状に依存し、プロセスに関与するエネルギーが失われるため、ダイオードの寄生効果です。

ダイオードが順方向バイアス状態（オン状態）からオフ状態に状態を切り替えるのにかかる時間は、「逆回復時間」と呼ばれます。ダイオードに順方向バイアスがかかっており、ダイオードをオフにすると、完全にオフになるまでに時間がかかります。この時間では、最初にダイオードが逆バイアス状態になり、その後直接OFF状態になるのではなく、ゆっくりとOFF状態になります。この間、電子はn領域に戻り、陽子はp領域に戻ってオフ状態になり、キャリアを順方向バイアスに対して逆方向に流すため、ダイオードを流れる総電流は負になります。逆回復時間中に流れる電荷は「逆回復電荷」と呼ばれます。

導通状態から遮断状態に切り替えるとき、ダイオードまたは整流器には電荷が蓄積されており、ダイオードが逆電流を遮断する前にまず放電する必要があります。この放電には、逆回復時間（trr）と呼ばれる有限の時間がかかります。この間、ダイオード電流が逆方向に流れる場合があります。

ダイオードをオフにすると、空乏層に蓄積された電荷により、特定の時間ダイオードに逆電流が流れます。したがって、「逆電流がダイオードを流れ始めてピーク値に達し、再び減衰してピーク値の25％に達したとき」この時間は、ダイオードの逆回復時間として知られています。

逆回復時間中に流れる電荷は「逆回復電荷」と呼ばれます。導通状態から遮断状態に切り替えるとき、ダイオードまたは整流器には電荷が蓄積されており、ダイオードが逆電流を遮断する前にまず放電する必要があります。

ダイオードが逆バイアスされている場合、ダイオードが順方向バイアス状態で突然導通し、現在、順方向バイアスされている（逆バイアス）ときに+ ve端子に接続しようとする電子は-ve端子に接続できず、 p領域に戻り、少数キャリアとして解決する。これにかかる時間は回復時間と呼ばれます。

順方向ダイオード電流がゼロに減衰すると、ダイオードは2つの層に蓄積された電荷が存在するため、逆方向に伝導し続けます。「逆電流は、逆回復時間として知られる時間の間流れる」。