在电力电子技术飞速发展的今天，高频化和模块化已成为主流趋势。快恢复二极管作为一种具备开关特性良好、反向恢复时间短等显著特点的半导体二极管，在各类高频逆变装置和斩波调速装置中得到了广泛应用。它主要用于开关电源、PWM 脉宽调制器、变频器等电子电路，承担着高频整流、续流、吸收、隔离和箝位等重要功能。下面，我们将深入探讨整流二极管的反向恢复过程。

整流二极管反向恢复过程概述

在现代脉冲电路中，晶体管和二极管常被用作开关，或者构成逻辑集成电路。作为开关应用的二极管，主要利用其通（电阻很小）、断（电阻很大）特性，即对正向及反向电流表现出的开关作用。然而，二极管与一般开关有所不同，其 “开” 与 “关” 由所加电压的极性决定，“开” 态有微小的压降 Vf，“关” 态有微小的电流 I0。

当电压由正向变为反向时，电流并不会立刻变为 (-I0)。在一段时间 ts 内，正向电流始终很大，二极管并不关断。经过 ts 后，正向电流才逐渐变小，再经过 tf 时间，二极管的电流才变为 (-I0)。其中，ts 称为储存时间，tf 称为下降时间，tr = ts + tf 称为反向恢复时间，这一过程就是反向恢复过程。

反向恢复过程实际上是由电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是正向导通时 PN 结存储的电荷耗尽所需要的时间。假设为 Trr，若有一频率为 T1 的连续 PWM 波通过二极管，当 Trr《T1 时，二极管反向时就不能阻断此 PWM 波，无法起到开关作用。二极管的反向恢复时间可从 Datasheet 中获取。反向恢复时间快能使二极管在导通和截止之间迅速转换，从而获得较高的开关速度，提高器件的使用频率并改善波形。

快恢复二极管的主要特点是其反向恢复时间 (trr) 在几百纳秒 (ns) 以下，超快恢复二极管甚至能达到几十纳秒。反向恢复时间 (trr) 的定义是：电流通过零点由正向转换成反向，再由反向转换到规定低值的时间间隔，它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。

整流二极管反向恢复过程详细图解

二极管从正向导通到截止的反向恢复过程

在硅二极管电路中加入一个特定的输入电压。在 0―t1 时间内，输入为 + VF，二极管导通，电路中有电流流通。设 VD 为二极管正向压降（硅管为 0.7V 左右），当 VF 远大于 VD 时，VD 可忽略不计。

在 t1 时刻，V1 突然从 + VF 变为 - VR。在理想情况下，二极管将立刻转为截止，电路中应只有很小的反向电流。但实际情况是，二极管并不立刻截止，而是先由正向的 IF 变到一个很大的反向电流 IR = VR/RL，这个电流维持一段时间 tS 后才开始逐渐下降，再经过 tt 后，下降到一个很小的数值 0.1IR，这时二极管才进入反向截止状态。

通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。其中 tS 称为存储时间，tt 称为渡越时间，tre = ts + tt 称为反向恢复时间。由于反向恢复时间的存在，二极管的开关速度受到了限制。

产生反向恢复过程的原因 —— 电荷存储效应

产生上述现象的原因是，当二极管外加正向电压 VF 时，载流子不断扩散而存储。当外加正向电压时，P 区空穴向 N 区扩散，N 区电子向 P 区扩散，这不仅使势垒区（耗尽区）变窄，还使载流子有相当数量的存储，在 P 区内存储了电子，而在 N 区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流子。

空穴由 P 区扩散到 N 区后，并不是立即与 N 区中的电子复合而消失，而是在一定的路程 LP（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在 LP 范围内存储一定数量的空穴，并建立起一定空穴浓度分布，靠近结边缘的浓度，离结越远，浓度越小。正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。电子扩散到 P 区的情况也类似。

我们把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。当输入电压突然由 + VF 变为 - VR 时，P 区存储的电子和 N 区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过两个途径逐渐减少：一是在反向电场作用下，P 区电子被拉回 N 区，N 区空穴被拉回 P 区，形成反向漂移电流 IR；二是与多数载流子复合。

在这些存储电荷消失之前，PN 结仍处于正向偏置，即势垒区仍然很窄，PN 结的电阻仍很小，与 RL 相比可以忽略，所以此时反向电流 IR = (VR + VD)/RL。VD 表示 PN 结两端的正向压降，一般 VR》》VD，即 IR = VR/RL。在这段期间，IR 基本上保持不变，主要由 VR 和 RL 所决定。经过时间 ts 后，P 区和 N 区所存储的电荷已显著减小，势垒区逐渐变宽，反向电流 IR 逐渐减小到正常反向饱和电流的数值，经过时间 tt，二极管转为截止。

综上所述，二极管在开关转换过程中出现的反向恢复过程，实质上是由电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间。这一过程限制了二极管在快速连续脉冲下的开关作用，如果反向脉冲的持续时间比 tr 短，则二极管在正、反向都可导通，无法起到开关作用。