Einschaltverhalten der Diode / forward recovery
Einleitung
Wenn eine Diode zunächst in Sperrrichtung betrieben wird und die Polarität plötzlich auf Flussrichtung umschaltet, weist die Diode ein bestimmtes Einschaltverhalten auf.
Das heißt es kommt zu einer Verzögerung, wenn die Diode von Sperrrichtung auf Flussrichtung umschaltet.
Beim Einschaltvorgang wird zwischen kapazitivem und induktivem Verhalten unterschieden.
Unten wird das Verhalten nochmal über die Zeit dargestellt.
Allgemein
Beim Einschaltvorgang wird die Diode vom Sperrbereich in den Flussbereich umgeschaltet. Das bedeutet, dass zu Beginn eine Raumladungszone besteht, welche dann von Ladungsträgern geflutet wird.
⇨ Sperrrichtung
⇨ Flussrichtung
Bei diesem Vorgang zeigt der PN-Übergang / die Diode eine Überlagerung von kapazitiven und induktiven Eigenschaften.
Allgemein kommt es beim Einschaltvorgang zur Verzögerung, da die Sperrschichtkapazität entladen werden muss.
Wird die Diode also in Flussrichtung gepolt, besteht zunächst immer noch die Sperrschichtkapazität. Diese muss ausgeräumt werden. Die Raumladungszone wird mit Ladungsträgern überschwemmt und Ladungsträger werden Injiziert.
Die Sperrschichtkapazität beeinflusst den Verlauf der Vorwärtsspannung. Dabei steigt die Spannung langsam auf ihren Endwert und weist ein kapazitives Verhalten auf.
Der Strom steigt sprungartig auf seinen Endwert. Es kann hier sogar zu einer leichten Stromspitze / Überschwingung kommen sie sogenannte Umladungsspitze. Diese entsteht durch die Sperrschichtkapazität, da sich hierdurch die Diode im ersten Moment wie ein Kondensator verhält.
Würde die Anstiegszeit der Spannungsquelle in der Simulation etwas langsamer gewählt werden, dann würde die Sperrschichtkapazität langsam umgeladen werden und es würde auch nicht zur Umladungsspitze kommen.
Kapazitives Einschaltverhalten
Wenn der Strom durch die Diode klein ist, das ist der Fall, wenn eine schwache Injektion vorliegt, weist die Diode ein kapazitives Verhalten auf. Das bedeutet, dass die Spannung langsamer ansteigt als der Strom.
⇨ Schwache Injektion
Wird die Diode also in Flussrichtung gepolt, beginnt der Strom zu fließen. Dabei baut sich die Sperrschichtkapazität auf. Diese Sperrschichtkapazität beeinflusst den Verlauf der Vorwärtsspannung.
Induktives Einschaltverhalten
Fließt durch die Diode ein großer Strom, das ist der Fall, wenn eine Hochinjektion vorliegt, dann weist die Diode ein induktives Verhalten auf. Das wiederum bedeutet, dass es bei der Spannung ein Überschwingen gibt.
⇨ Hochinjektion
