1.2.2. Динамические характеристики диода

При рассмотрении динамических ВАХ электронные ключи представлялись генераторами линейно спадающего напряжения (при включении) и линейно спа­дающего тока (при выключении). Рассмотрим динамические характеристики диода при включении и выключении более подробно.

Включение диода. Предположим, что диод выключен под воздействием обрат­ного напряжения и_к (рис. 1.7). Последовательно с диодом включена индуктивность L, ограничивающая скорость нарастания тока при его включении. В этом состоянии p-n-переход диода характеризуется емкостью, называемой барьерной и заряженной в полярности, соответствующей обратному напряжению. При подаче прямого напряжения в момент времени t = t₀ диод начинает открываться. Начало процесса включения характеризуется разрядом барьерной емкости и увеличением тока со скоростью, ограниченной индуктивностью L. Включение заканчивается в момент времени t = когда напряжение анод—катод диода принимает установившееся значение, соответствующее прямому току.

Рис.1.7. Диаграммы тока и напряжения диода при включении

При высокой скорости нарастания пря­мого тока /(кривая 1) из-за наличия собственной индуктивности выводов диода возможно некоторое превышение прямого напряжения на диоде над устано­вившимся значением. При снижении скорости нарастания прямого тока (кривая 2) всплеск напряжения отсутствует, общее время включения увеличивается, и процесс завершается в момент времени t = , диод включается.

Выключение диода происходит при подаче обратного напряжения на вклю­ченный диод, по которому протекает прямой ток (рис. 1.8). В результате ток в диоде начи­нает спадать до нуля со скоростью, определяемой индуктивностью L в контуре цепи подключенного источника обратного напряжения. До подключе­ния источника обратного напряжения в момент времени t = t₀ диод находился в проводящем состоянии и в нем было накоплено избыточное число носителей заряда. Начиная с момента времени t = t₀ ток в диоде уменьшается со скоростью /. В момент времени t = ток проходит через ноль и в диоде протекает обратный ток , вызванный накопленным в структуре диода зарядом обратного восстановления . В момент времени t= t₂ диод восстанавливает свои запираю­щие свойства, блокируя протекание обратного тока . Вследствие этого ток начинает спадать со скоростью, зависящей от типа диода (на рис. 1.8 кривая 1 соответствует плавному уменьшению обратного тока, а кривая 2 — резкому). Спад обратного тока из-за наличия индуктивности L цепи коммутации вызывает появление перенапряжения на выключающемся диоде.

Рис.1.8. Диаграммы тока и напряжения диода при выключении

Когда обратный ток уменьшится до 1/4 своего максимального значения , принято считать процесс вос­становления запирающих свойств диода законченным (момент времени t = t₃). Интервал времени =- является временем обратного восстановления диода. Далее обратный ток спадает до установившегося значения, когда / = 0, а обратное напряжение и_R становится равным напряжению питания Е.