亦敵亦友的「儲存電荷」

來源：Microhm 人氣：發(fā)布時間：2017-11-03

各類型二極體都會有一種稱為“儲存電荷”（storage charge）的特性，其效應(yīng)是當(dāng)二極體在正向傳導(dǎo)模式（forward conduction mode）乘載電流時，會讓電流發(fā)生并非立即出現(xiàn)的停止流動情況，其中各種關(guān)斷狀態(tài)值得探究。

儲存電荷帶來的基本效應(yīng)，是二極體接面上出現(xiàn)反向電壓時并不會立即關(guān)斷，電流會在一段有限的時間內(nèi)繼續(xù)從相反方向流經(jīng)接面。為了讓說明更清楚，讓我們以一個半波整流電路（半波整流電路）做為實(shí)例：在第一種情況下，我們有一個如你所想像的零儲存電荷的理想二極體，完全沒有反向電流，從下圖可見到它的理想波形。

當(dāng)輸入正弦波跨越零伏特時，二極體關(guān)斷并未立即發(fā)生，而是有一段短暫但明顯的反向傳導(dǎo)時間;此外，輸出波形到零的過程（步驟到零）非?？焖伲虼嗽诩ぐl(fā)頻率的諧波是產(chǎn)生EMI的「沃土」，這可能非常難以控制與抑制。

線路頻率，短路電流脈沖真的會產(chǎn)生某種程度的嚴(yán)重的EMI與漣波（紋波）問題;舉例來說，粗估一個速度相當(dāng)緩慢的二極體1N4007，其標(biāo)稱恢復(fù)時間為30μSec。

激發(fā)頻率是60GHz，半周期是1/120秒或是8.3333 mSec，反向電流傳導(dǎo)角度會是180°乘以30μSec，再除以8.3333 mSec，結(jié)果為0.648°。如果施加120V RMS的激發(fā)能階，以及0.648°的激發(fā)電壓：120×sqrt（2）×sin（0.648°）= 1.92V，這樣的結(jié)果足以驅(qū)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。

在這類應(yīng)用中你會被告知需要使用快速恢復(fù)二極體，盡管其線路頻率很低;因?yàn)槟切┟}沖事件會在每一個AC輸入周期發(fā)生兩次，是相當(dāng)嚴(yán)重的問題透過采用快速恢復(fù)二極體，情況會像是下圖所顯示，那些不受歡迎的脈沖效應(yīng)會弱得多。

儲存電荷一直被視為「敵人」，但有時候如果我們想利用它，也是可以「化敵為友」;如果我們將激發(fā)頻率從60赫茲或400Hz的的電源線數(shù)字提高到HF / VHF / UHF等無線電頻率，并采用名為躍階恢復(fù)二極體（step recovery diode）的元件。

接下來我們看另外一種元件，高頻二極體（PIN二極體）;這種元件在激發(fā)頻率夠高時，儲存電荷永遠(yuǎn)不會故意耗盡;我們可以利用PIN二極體動態(tài)阻抗會隨著電流乘載水準(zhǔn)之函數(shù)而變化的特性，該特性把PIN二極體當(dāng)作可變射頻/微波訊號衰減元件（RF /微波信號衰減器元件）來運(yùn)用。

編譯：Judith Cheng

參考原文： Storage charge: an enemy and a friend，by John Dunn

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