¿Cuál es el tiempo de recuperación inversa en un diodo?

¿Cuál es el tiempo de recuperación inversa en un diodo?

Si un diodo se conduce en una condición directa e inmediatamente cambia a una condición inversa, el diodo se conducirá en una condición inversa durante un corto tiempo a medida que el voltaje directo se purga. La corriente a través del diodo será bastante grande en una dirección inversa durante este pequeño tiempo de recuperación.

Después de que los portadores se hayan descargado y el diodo esté actuando como un dispositivo de bloqueo normal en la condición invertida, el flujo de corriente debería caer a niveles de fuga.

Esta es solo una descripción genérica del tiempo de recuperación inverso. Puede afectar bastantes cosas, dependiendo del contexto, como se menciona en los comentarios.

Se debe establecer una carga espacial dentro de una unión PN antes de que pueda fluir la corriente directa. (Si la primera oración te hace preguntar por qué, esa es realmente una pregunta separada; tal vez esto pueda ayudar. Solo veamos la dinámica de establecer y neutralizar esa carga espacial).

Desde cero, esta carga espacial puede establecerse con bastante rapidez, porque un voltaje de polarización directa aplicado externamente puede enrutar los electrones externamente. Los electrones se difunden desde el material de tipo n hacia el borde del material de tipo p, los agujeros en el material de tipo p se difunden hacia el borde del material de tipo n, y en las interfaces metálicas, se inyectan nuevos electrones en el n- El extremo tipo y los agujeros se generan en el extremo tipo p para producir electrones libres que pueden fluir en el circuito externo. Todos estos flujos son flujos de portadores mayoritarios en sus respectivos materiales, por lo que la difusión ocurre rápidamente impulsada por gradientes de concentración mucho más grandes. Una carga espacial se desarrolla rápidamente porque la mayoría de los portadores están fluyendo para encender el diodo: electrones en el material de tipo n y agujeros en el material de tipo p.

Sin embargo, si el voltaje externo se invierte para ser una polarización inversa, la carga espacial se atrae a sí misma para recombinarse. Pero esta recombinación solo ocurre a través de la difusión de minorías.transportistas Esta difusión portadora minoritaria tiene gradientes de concentración mucho más pequeños y, por lo tanto, difunde órdenes de magnitud más lentamente. Un circuito externo que proporciona polarización inversa puede ayudar a acelerar esta recombinación, ya que puede permitir una neutralización más rápida de los agujeros en exceso que migraron de regreso al material de tipo p, y la eliminación del exceso de electrones que migraron de regreso al material de tipo n. Se supone que esta recombinación agujero-electrón o neutralización de carga ocurre esencialmente de forma instantánea en las interfaces de semiconductores-metal, por lo que si la corriente externa puede suministrar y eliminar electrones bajo polarización inversa, lo hará mucho más rápido que la recombinación agujero-electrón "normal" tasa en la mayor parte del semiconductor. Es por eso que puede haber grandes corrientes inversas durante el tiempo de recuperación inversa.

Reuní una pequeña simulación del tiempo de recuperación inversa en un diodo 1N4007 frente a un 1N4148 :

¡La demostración muestra que los diodos se conmutan bajo una onda cuadrada y muestra que el 1N4007 tarda unos microsegundos en apagarse por completo!

(Consulte también un PDF titulado "Tiempo de recombinación en diodos semiconductores" ).

Si el diodo está polarizado hacia adelante y desea apagarlo, lleva un tiempo extinguir los portadores libres que fluyen a través de la unión (los electrones tienen que volver a la región n y los agujeros deben volver a la región p, entonces pueden recombinarse en el ánodo y el cátodo, respectivamente). Este tiempo se llama "tiempo de recuperación inversa" y la corriente total que fluye a través del diodo es negativa, porque los portadores fluyen en direcciones opuestas con respecto a la polarización directa. La carga que fluye durante el tiempo de recuperación inversa se denomina "carga de recuperación inversa" y el diodo tiene que apagarla ("recuperación" de la condición de polarización inversa a neutral) antes de que pueda encenderla. Al final, el fenómeno de recuperación inversa depende del dopaje y la geometría del silicio y es un efecto parasitario en los diodos, porque se pierde energía involucrada en el proceso.

El tiempo que tarda un diodo en cambiar su condición de polarización directa (condición ON) a condición OFF se denomina "Tiempo de recuperación inversa". Cuando un diodo está polarizado hacia adelante y lo apaga, toma un tiempo apagarlo por completo; en este tiempo, primero un diodo alcanzará una condición de polarización inversa y luego alcanzará lentamente la condición de APAGADO en lugar de alcanzar directamente una condición de APAGADO. Durante este tiempo, los electrones vuelven a la región n y los protones vuelven a la región p para alcanzar la condición de APAGADO y la corriente total que fluye a través del diodo es negativa, porque los portadores fluyen en direcciones opuestas con respecto a la polarización directa. La carga que fluye durante el tiempo de recuperación inversa se denomina "carga de recuperación inversa".

Al pasar del estado de conducción al estado de bloqueo, un diodo o rectificador ha almacenado la carga que primero debe descargarse antes de que el diodo bloquee la corriente inversa. Esta descarga lleva una cantidad finita de tiempo conocida como Tiempo de recuperación inversa, o trr. Durante este tiempo, la corriente de diodo puede fluir en la dirección inversa.

Cuando apaga cualquier diodo, entonces una corriente inversa fluirá a través del diodo durante un tiempo particular debido a las cargas almacenadas en la capa de agotamiento. entonces, el tiempo "cuando la corriente inversa comienza a fluir a través del diodo y alcanza su valor máximo y nuevamente decae y alcanza el 25% de su valor máximo", este tiempo se conoce como tiempo de recuperación inversa del diodo.

La carga que fluye durante el tiempo de recuperación inversa se denomina "carga de recuperación inversa". Al pasar del estado de conducción al estado de bloqueo, un diodo o rectificador ha almacenado la carga que primero debe descargarse antes de que el diodo bloquee la corriente inversa.

cuando el diodo está conduciendo en la condición de polarización directa repentinamente si el diodo está polarizado inversamente, y los electrones que están a punto de conectarse con el terminal + ve cuando está polarizado ahora (polarización inversa) no pueden conectarse al terminal -ve y tiene volver a la región p y establecerse como operador minoritario. El tiempo necesario para esto se llama tiempo de recuperación.

Cuando la corriente directa del diodo decae a cero, el diodo continúa conduciendo en la dirección inversa debido a la presencia de cargas almacenadas en las dos capas. "la corriente inversa fluye durante un tiempo que se conoce como tiempo de recuperación inversa".