زمان بازیابی معکوس دیود (ریکاوری معکوس)

هنگامی که یک دیود در شرایط بایاس مستقیم کار می کند، ناحیه تخلیه آن تقریباً به هیچ عنوان کوچک نمی شود. به این معنا که ولتاژ تغذیه خارجی اعمال شده توسط المان برای غلبه بر پتانسیل مانع (barrier) که به دلیل وجود حامل های بار بی حرکت در ناحیه تخلیه بر آن تحمیل می شود، استفاده می شود. حال تصور کنید که با معکوس کردن قطب های متصل به ترمینال های دیود، این ولتاژ بایاس معکوس شود. در حالت ایده آل انجام این کار باید بلافاصله دیود را از حالت ON به حالت OFF برساند. یعنی انتظار می رود دیودی که جریان را در جهت مستقیم خود هدایت می کند، فورا هدایت را متوقف کند.

با این حال عملاً نمی توان این پدیده را تجربه کرد زیرا جریان اکثر حامل های بار از طریق دیود درست در لحظه معکوس کردن بایاس متوقف نمی شود. در واقع آنها زمان محدودی را پیش از توقف صرف می کنند و این زمان به عنوان زمان بازیابی معکوس دیود شناخته می شود.

زمان ریکاوری معکوس دیود

در طول این زمان بازیابی معکوس دیود، می توان دید که مقدار نسبتاً زیادی جریان از طریق دیود اما در جهت مخالف هدایت خواهد شد. با این حال مقدار آن زمانی که خط زمانی از زمان بازیابی معکوس (t_rr) دیود عبور کند، کاهش می یابد و به مقدار جریان اشباع معکوس می رسد. از نظر گرافیکی می توان زمان بازیابی معکوس دیود را به عنوان کل زمانی توصیف کرد که از لحظه ای شروع می شود که جریان معکوس از طریق دیود شروع به عبور کردن از آن می کند تا زمانی که جریان در آن به صفر می رسد (یا هر سطح پایین از پیش تعریف شده دیگری، مثلاً 25 درصد I_rr) در حالی که در حین واپاشی (t_d) به حداکثر منفی آن (t_p) برسد.

نسبت این دو عامل زمانی (یعنی t_p و t_d) به عنوان ضریب نرمی شناخته می شود. در یک دیود معمولی، زمان صرف شده توسط جریان برای واپاشی (t_d) در مقایسه با زمانی که جریان طول می ‌کشد تا به اوج منفی خود (t_p) برسد، کمتر خواهد بود. از سوی دیگر، برای دیود بازیابی نرم، وضعیت برعکس خواهد بود. یعنی در اینجا t_d در مقایسه با t_p بزرگتر خواهد بود. ما می بینیم که ضریب نرمی معیاری از تلفات نیمه هادی ایجاد شده در طول سوئیچینگ را نشان می دهد. هرچه نسبت بیشتر باشد، تلفات سوئیچینگ بیشتر خواهد بود. از ای قضیه می توان نتیجه گرفت که وقتی از دیودهای بازیابی نرم استفاده می کنیم، تلفات سوئیچینگ نیمه هادی بیشتر از تلفاتی است که هنگام استفاده از دیودهای معمولی با آن مواجه می شویم.

این پدیده بازیابی معکوس اساساً یک اثر پارازیتی است که در مورد دیودها تجربه می شود و به نظر می رسد که وابسته به سطح دوپینگ سیلیکون و هندسه آن است. همچنین حتی دمای محل پیوند، نرخی که در آن جریان بایاس مستقیم کاهش می یابد و مقدار جریان مستقیم درست پیش از اعمال بایاس معکوس نیز بر مقدار آن تأثیر می گذارد. هرچه زمان بازیابی معکوس بیشتر باشد، دیود کندتر خواهد بود و بالعکس. بنابراین دیودهایی با زمان بازیابی معکوس کمتر ترجیح داده می شوند، به خصوص زمانی که نیاز به سرعت سوئیچینگ بالا احساس شود. علاوه بر این، در این بازه زمانی، مقدار قابل توجهی جریان به سمت منبع تغذیه هدایت خواهد شد که توان مورد نیاز دیود را تامین می کند. از این رو زمان بازیابی معکوس دیود یک عامل طراحی مهم است که باید در طراحی منابع تغذیه در نظر بگیریم.