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教你巧妙利用二極管中的“存儲電荷”嗎?

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教你巧妙利用二極管中的“存儲電荷”嗎?

發布日期:2018-09-29 作者: 點擊:

每種類型的二極管都有一種稱為存儲電荷的特性。其效果是,當二極管在正向傳導模式下載流電流時,它導致電流停止流動,這并非立即顯而易見。各種開關狀態是值得探索的。接下來,惠芯將告訴您如何巧妙地使用二極管中的“存儲電荷”。

  電荷存儲的基本效果是,當反向電壓發生時,二極管結不會立即斷開,并且電流在相反方向上持續流過結一段有限的時間。為了清楚起見,讓我們以一個半波整流電路為例:在第一種情況下,我們有一個理想二極管,具有零電荷存儲,正如您可能想象的,沒有任何反向電流,我們在下圖中看到它的理想波形。

  到目前為止看來都很好…那么如果二極管里出現儲存電荷會發生什么事? 緩慢恢復的二極管半波整流

  在上面的例子中,當輸入正弦波越過零電壓時,二極管關斷不會立即發生,而是具有短而明顯的反向傳導時間;此外,輸出波形的階躍到零過程非???,因此激勵頻率處的諧波是“可孕育的g”?!皥A”用于產生EMI,這可能是非常困難的??刂坪鸵种?。

  而如果我們暫時不談全波整流器,還是可以看到那些反向二極管電流脈沖,那些脈沖也可能導致在激發源周遭發生脈沖性短路,線路頻率、短路電流脈沖真的會產生某種程度的嚴重EMI與漣波(ripple)問題;舉例來說,粗估一個速度相當緩慢的二極管1N4007,其標稱恢復時間為30μSec,

慧芯:你會巧妙利用二極管中的“存儲電荷”嗎?

  緩慢的二極管恢復時間

  如果激發頻率是60GHz,半周期是1/120秒或是8.3333mSec,反向電流傳導角度會是180°乘以30μSec,再除以8.3333mSec,結果為0.648°。如果施加120V RMS的激發能階,以及0.648°的激發電壓:120×sqrt(2)×sin(0.648°)=1.92V,這樣的結果足以驅動我們不想要的短路脈沖電流,如同上面“瞬間短路”那張圖中顯示的紅色箭頭。

  在這樣的應用中,你會被告知你需要使用一個快速恢復二極管,即使線路頻率很低,因為那些脈沖事件每AC輸入周期出現兩次,這是一個嚴重的問題。通過使用快速恢復二極管,情況將弱得多,因為不受歡迎的脈沖效應,如下圖所示。

  到目前為止,儲存的電荷被認為是“敵人”,但有時如果我們想使用它們,我們可以“交朋友”;如果我們將激勵頻率從60Hz或400Hz提高到HF/VHF/UHF和其他FM,并使用一個稱為階躍恢復二極管的組件,我們將獲得整流器,如sh自己在下面。

  在這里可以看到,二極管的儲存電荷在一個故意拉長的激勵波形周期部份中維持反向電流,達到理想的270°;就像是我們之前觀察到的緩慢恢復二極管會產生不需要的激發頻率諧波,躍階恢復二極管會產生我們需要的激發頻率諧波,讓我們能制作如下圖的倍頻電路(frequency multiplier)。躍階恢復二極管倍頻電路

  想象100MHz的輸入會取得300MHz的輸出,非常漂亮!

  而接下來我們看另外一種組件,高頻二極管(PIN二極管);這種組件在激發頻率夠高時,儲存電荷永遠不會故意耗盡;我們可以利用PIN二極管動態阻抗會隨著電流乘載水平之函數而變化的特性,該特性把PIN二極管當作可變RF/微波訊號衰減組件(RF/microwave signal attenuator element)來運用,

PIN二極管訊號衰減組件

  好啦,樂晨的闡述就到這里了,欲知更多二極管的信息,敬請訪問樂晨官網:www.isquran.com/


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