二極管反向恢復(fù)時(shí)間的影響

最近有點(diǎn)忙，就來(lái)個(gè)簡(jiǎn)單的點(diǎn)吧。

我們來(lái)看一個(gè)問題：

為什么開關(guān)電源中，一般用肖特基二極管續(xù)流，不用快恢復(fù)二極管呢？

答案主要有兩點(diǎn)：

一是肖特基二極管導(dǎo)通電壓更低。

二是肖特基二極管速度更快，反向恢復(fù)時(shí)間更小。

如此一來(lái)，使用肖特基二極管肯定損耗是更小的，溫度更低，也不會(huì)燙成狗，這樣整個(gè)開關(guān)電源效率也更高。

上面這一段話，想必大家都知道，不過(guò)僅從文字上面看，有一種模糊，不那么透徹的感覺，今天就主要結(jié)合實(shí)例，對(duì)比肖特基和快恢復(fù)二極管兩者的差異。

之所以想寫下這個(gè)，還是在上期寫《Boost公式推導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證》文章時(shí)，無(wú)意中看到了二極管反向恢復(fù)時(shí)間的影響。

當(dāng)時(shí)在文章中僅僅是提了一下，不過(guò)個(gè)人覺得這個(gè)還是挺重要的，所以我就記錄了下來(lái)，這次就專門來(lái)看一下。

實(shí)驗(yàn)

電路就用上次的Boost電路，如下圖：

這次我們重點(diǎn)關(guān)注圖中的二極管，當(dāng)然了，這個(gè)二極管一般使用肖特基二極管，圖中使用的是MBR735，也是一個(gè)肖特基二極管。

我們看一下二極管的電流和電壓波形，如下圖：

可以看到，這個(gè)肖特基二極管的導(dǎo)通時(shí)間是0.5V左右。

另一方面，二極管在導(dǎo)通到截止切換時(shí)，電流有一個(gè)向下的脈沖，峰值可以達(dá)到-1.2A，這個(gè)是反向電流。

也就是說(shuō)，二極管存在反向?qū)ǖ臅r(shí)間，并不能在電壓反向時(shí)馬上截止。

我們把下沖拉開看看，如下圖：

大的負(fù)電流持續(xù)的時(shí)間大概是2ns左右，在6ns時(shí)電流完全降低到0。

為什么會(huì)有這個(gè)負(fù)電流呢？

這是因?yàn)樾ぬ鼗O管存在結(jié)電容，這個(gè)結(jié)電容大概是200pF左右，比硅二極管要大（硅一般是20pF左右，這里的數(shù)值僅供參考，不同二極管不同），電容電壓發(fā)生變化，自然會(huì)有充放電發(fā)生，就形成了電流。

也有個(gè)說(shuō)法是肖特基二極管也存在反向恢復(fù)時(shí)間，只不過(guò)很短，小于10ns。

不過(guò)我的看法是肖特基是不存在反向恢復(fù)時(shí)間的，因?yàn)榉聪蚧謴?fù)時(shí)間一般認(rèn)為是少數(shù)載流子的存儲(chǔ)效應(yīng)導(dǎo)致的，而肖特基二極管是由肖特基結(jié)構(gòu)成的，不存在少子。

但是肖特基二極管它存在結(jié)電容，而且這個(gè)結(jié)電容比硅二極管要大，這個(gè)結(jié)電容引起的效果有點(diǎn)像是反向恢復(fù)時(shí)間。

好了，這個(gè)定義就不糾結(jié)了，總之意思大概就是，肖特基二極管的反向電流會(huì)比較小，持續(xù)時(shí)間也會(huì)比較短。

以上是肖特基二極管的情況，下面看看超快恢復(fù)二極管。

換為超快恢復(fù)二極管

電路只將二極管換成了超快恢復(fù)二極管MURS320。

從它的手冊(cè)里面可以知道，反向恢復(fù)時(shí)間最大是35ns，這在二極管中這已經(jīng)是相當(dāng)小的。

我們也看一下它的電流和電壓波形。

可以看到，導(dǎo)通電壓要更高一些，是0.7V左右。

這個(gè)下沖就更明顯了，直接達(dá)到了-38A左右，有點(diǎn)嚇人。

我們也把下沖拉開看看。

可以看到，持續(xù)的時(shí)間大概是5ns左右。

這里可能有一個(gè)疑問：

前面不是說(shuō)這個(gè)管子反向恢復(fù)時(shí)間是35ns左右嗎？怎么現(xiàn)在這么??？

我的想法是，反向恢復(fù)時(shí)間是在一定條件下測(cè)試的，反向電流是有限制的，如下圖：

而我們這個(gè)boost電路，肯定跟這個(gè)測(cè)試電路是不同的，在反向時(shí)，并沒有什么別的器件能阻礙反向電流，所以反向電流會(huì)比較大。

并且，二極管反向恢復(fù)時(shí)間，就是正向?qū)〞r(shí)PN結(jié)存儲(chǔ)的少數(shù)載流子電荷耗盡所需要的時(shí)間。

反向截止之前，正向電流一定，那么存儲(chǔ)的電荷就一定。截止切換時(shí)，反向電流越大，那么存儲(chǔ)的電荷消耗得就越快，進(jìn)而導(dǎo)致持續(xù)的時(shí)間越短，所以我們看起來(lái)的反向恢復(fù)時(shí)間與二極管手冊(cè)里面有較大區(qū)別。

超快恢復(fù)換成普通硅二極管會(huì)怎么樣？

結(jié)果是：換成普通硅二極管之后，這個(gè)boost直接工作異常，輸出電壓不對(duì)了，直接gg。。。

原因想想也很簡(jiǎn)單，普通硅二極管的反向恢復(fù)時(shí)間都到了us級(jí)別了，開關(guān)頻率300Khz，周期就是3.3us，半個(gè)周期是1.67us，在這個(gè)頻率下，二極管基本可以看作是一直導(dǎo)通了。

這個(gè)就不截圖演示了。

小結(jié)

本節(jié)主要從波形上面來(lái)對(duì)比肖特基和超快恢復(fù)二極管之間的區(qū)別，希望同志們?cè)陬^腦中對(duì)于二極管反向恢復(fù)時(shí)間有一個(gè)更為清晰的認(rèn)識(shí)。

責(zé)任編輯：haq