因为结电容的存在,电压-电流特性是随时间变化的,这就是功率二极管的动态特性,并且往往专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性。二极管的动态特性分为正向恢复特性和反向恢复特性。
正向恢复发生在二极管从关闭状态快速切换到打开状态时。如图2.5a所示,在瞬态过程中,由于 i 区(空间电荷区)的初始电导率较低,二极管两端会形成高正向电压。随着注入载流子浓度的增加,通过 i 区的电压很快降低到正常二极管正向压降。相应的电压、电流波形曲线如图2.5b所示。
图2.5 功率二极管的正向恢复特性示意
当处于正向导通的二极管突然施加反向电压时,二极管无法立即关断,需要经过一段时间才能恢复反向阻断能力并进入完全关断状态。反向恢复特性是指在该动态过程中所呈现出来的电压、电流特性,如图2.6所示。
从二极管正向电流下降到零时起,到反向电流下降至反向峰值电流 I RP 的10%为止的时间间隔被定义为二极管的反向恢复时间 t rr 。反向恢复时间由两个分量组成:分别为延迟时间 t d 和下降时间 t f 。通常在二极管电路中不可避免地有寄生电感和电容存在。寄生电感导致电流不能突变,所以二极管电流从导通电流 I D 下降为 I RP 的过程可以用式(2.4)来表征,这一过程可以被认为是线性变化的。当二极管电流小于0A时,二极管正向压降开始降低,当二极管电流降为 I RP 时,二极管导通电压降为0V。
图2.6 功率二极管反向恢复过程的电压和电流波形
其后,二极管反向压降会从0V减小为 U RP ,并稳定在 U R 。