理想二極管工作原理是，在給二極管加正向偏置電壓的時(shí)候，二極管正向?qū)?，?dǎo)通內(nèi)阻非常小，當(dāng)施加的電壓反過來，也就是施加反向偏置電壓的時(shí)候，二極管截止，從而阻斷線路中的電流。

然而，實(shí)際的二極管器件并不能像理想二極管那樣完美的工作，它在正向偏置電壓瞬間變?yōu)榉聪蚱秒妷旱臅r(shí)候，并不能立刻恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)，這里存在一個(gè)逐漸轉(zhuǎn)變的過程，這個(gè)過程我們稱之為反向恢復(fù)過程。

1. 反向恢復(fù)過程

通常我們把二極管從正向?qū)ㄞD(zhuǎn)為反向截止所經(jīng)過的轉(zhuǎn)換過程稱為反向恢復(fù)過程。其中 ts?稱為存儲(chǔ)時(shí)間，tt?稱為渡越時(shí)間，tre?= ts?+ tt 稱為反向恢復(fù)時(shí)間。

由于反向恢復(fù)時(shí)間的存在，使二極管的開關(guān)速度受到限制。

在上圖1 中的硅二極管電路中加入一個(gè)輸入電壓 V1?。在時(shí)間 t0?-?t1 過程中，輸入為+VF，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電路回路中有電流流過。

假設(shè)此時(shí)的VD?為二極管正向壓降（硅管為0.7V左右，鍺管為 0.3 左右），一般情況下?VF?遠(yuǎn)大于VD?時(shí)，則?IF?≈ VF?/ RL。

按照?qǐng)D 2 所示的波形，在 t1 時(shí)刻給定一個(gè)-VR 電壓。也就是在?t1?時(shí)，V1?突然從+VF?變?yōu)?em>-VR?。

在理想情況下 ，二極管將立刻轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，電路中應(yīng)該只有很小的反向漏電流。

但實(shí)際情況是，二極管并不能立刻截止，而是先由正向的IF?變到一個(gè)很大的反向電流?IR = VR／RL，這個(gè)電流維持一段時(shí)間ts?后才開始逐漸下降，再經(jīng)過tt?后，下降到一個(gè)很小的數(shù)值，也就是最終的反向漏電流，這時(shí)二極管才進(jìn)入反向截止?fàn)顟B(tài)，如下圖 3所示。

2. 產(chǎn)生反向恢復(fù)過程的原因

由于二極管外加正向電壓時(shí)，載流子不斷擴(kuò)散而存儲(chǔ)了大量的電荷，因此導(dǎo)致了反向恢復(fù)存在一個(gè)過程。

當(dāng)外加正向電壓時(shí)，Ｐ區(qū)的空穴向Ｎ區(qū)擴(kuò)散，Ｎ區(qū)的電子向Ｐ區(qū)擴(kuò)散。這樣，不僅使勢(shì)壘區(qū)（耗盡區(qū)）變窄，而且載流子有相當(dāng)數(shù)量的剩余存儲(chǔ)，在Ｐ區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)了電子，而在Ｎ區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)了空穴，它們都是非平衡少數(shù)載流子，如下圖4 所示。

空穴由Ｐ區(qū)擴(kuò)散到Ｎ區(qū)后，并不是立即與Ｎ區(qū)中的電子復(fù)合而消失，而是在一定的擴(kuò)散長(zhǎng)度內(nèi)，一邊繼續(xù)擴(kuò)散，一邊與電子復(fù)合消失。

這樣就會(huì)在擴(kuò)散長(zhǎng)度的范圍內(nèi)存儲(chǔ)一定數(shù)量的空穴，并形成一定空穴濃度分布，靠近結(jié)邊緣的濃度最大，離結(jié)越遠(yuǎn)，濃度越小 。

正向電流越大，存儲(chǔ)的空穴數(shù)目越多，濃度分布的梯度也越大。

電子擴(kuò)散到Ｐ區(qū)的情況也類似，下圖為二極管中存儲(chǔ)電荷的分布示意圖。

我們把正向?qū)〞r(shí)，非平衡少數(shù)載流子積累的現(xiàn)象叫做電荷存儲(chǔ)效應(yīng)。

這里跟我們之前講過的二極管的電容效應(yīng)中的擴(kuò)散電容道理是一樣的，可以點(diǎn)擊查看以前的文章。

【干貨】二極管的電容效應(yīng)

當(dāng)輸入電壓突然由+VF?變?yōu)?em>-VR?時(shí)，Ｐ區(qū)存儲(chǔ)的電子和Ｎ區(qū)存儲(chǔ)的空穴不會(huì)馬上消失，而是通過以下兩個(gè)途徑逐漸減少：

① 在反向電場(chǎng)作用下，Ｐ區(qū)電子被拉回Ｎ區(qū)，Ｎ區(qū)空穴被拉回Ｐ區(qū)，形成反向漂移電流IR，如圖 6所示；

② 與載流子復(fù)合，在這些存儲(chǔ)電荷消失之前，ＰＮ結(jié)仍處于正向偏置，即勢(shì)壘區(qū)仍然很窄，ＰＮ結(jié)的電阻仍很小，與RL相比可以忽略。

所以此時(shí)反向電流IR ≈ VR / RL（VR >> VD?）。

在這段期間，IR?基本上保持不變，主要由VR?和RL?所決定。

在經(jīng)過時(shí)間ts?后，Ｐ區(qū)和Ｎ區(qū)所存儲(chǔ)的電荷已顯著減小，勢(shì)壘區(qū)逐漸變寬，反向電流IR?逐漸減小到正常反向飽和電流的數(shù)值，經(jīng)過時(shí)間tt?，二極管轉(zhuǎn)為截止。

所以，二極管在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的反向恢復(fù)過程，實(shí)質(zhì)上由于電荷存儲(chǔ)效應(yīng)引起的，反向恢復(fù)時(shí)間就是存儲(chǔ)電荷消失所需要的時(shí)間。