晶体二极管开关电路在数字体系和自动化体系里使用很广泛，在晶体二极管开关特性试验中，其开关转化进程中输出与输入存在时刻上的推迟或许滞后，研讨晶体二极管开关特性首要是研讨其开关状况转化进程所需时刻的长短。Microsemi公司研发的DQ系列二极管具有超快速软康复等长处，极大地进步了晶体二极管的开关速度。
跟着技能的开展，新式的SiC肖特基势垒二极管与选用Si或GaAS技能的传统功率二极管比较，SiC肖特基二极管(SiC-SBD)可大幅下降开关损耗并进步开关频率。在AM-LCD中，用C60制造的势垒二极管作为有源矩阵的开关，其作业速度也很快。作为开关器材使用时，其由开到关或由关到开所需时刻越短越好，因而，关于晶体二极管开关速度快慢的原因需求进行仔细剖析评论。在此基础上经过简明的试验电路，根据晶体二极管的参数挑选适宜的脉冲信号和负载，能够很清楚地调查到二极管开关转化进程时刻的推迟。
二极管开关特性
在数字电子技能门电路中，在脉冲信号的效果下，二极管时而导通，时而截止，相当于开关的“接通”和“关断”。二极管由截止到注册所用的时刻称为注册时刻，由注册到截止所用的时刻称为关断时刻。研讨其开关特性，便是剖析导通和截止转化快慢的问题，当脉冲信号频率很高时，开关状况改动的速率就高。作为一种开关器材，其开关的速度越快越好，可是二极管是由硅或锗等半导体资料经过特别工艺制成的电子器材，有一个最高极限作业速度，当开关速度大于极限作业速度，二极管就不能正常作业。要使二极管安全可靠快速地作业，外界的脉冲信号凹凸电平的转化频率要小于二极管开关的频率。
如图1所示，输入端施加一脉冲信号Vi，其幅值为+V1和-V2。当加在二极管两头的电压为+V1，二极管导通；当加在二极管两头的电压为-V2，二极管截止，输入、输出波形如图2所示。二极管两头的电压由正向偏置+V1变为反向偏置-V2时，二极管并不瞬时截止，而是坚持一段时刻ts后，电流才开端减小，再经tf后，反向电流才等于静态特性上的反向漂移电流I0，其值很小。ts称为存贮时刻，tf称为下降时刻，ts+tf=trr称为关断时刻。二极管两头的电压由反向偏置-V2变为正向偏置+V1时，二极管也不是瞬时导通，而是经过导通推迟时刻和上升时刻后才安稳导通，这段时刻称为注册时刻。显着二极管的导通和截止时刻总是滞后加于其两头高、低电平的时刻。二极管从截止转为正导游通的注册时刻，与从导通转向截止时的关断时刻比较很小，其对开关速度的影响很小，在剖析评论中首要考虑关断时刻的影响。
二极管开关时刻推迟原因剖析
在半导体中存在两种电流，因载流子浓度不同构成的电流为分散电流，依托电场效果构成的电流为漂移电流。当把P型半导体和N型半导体接近，在两种半导体的触摸处，因为载流子浓度差就会发生按指数规则衰减的分散运动。在分散进程中，电子和空穴相遇就会复合，在交界处发生内电场，内电场会阻挠分散运动的进行，而促进漂移运动，终究，分散运动和漂移运动到达动态平衡。当二极管两头外加电压发生改动时，一方面PN结宽窄改动，势垒区内的施主阴离子和受主阳离子数量会改动；另一方面分散的多子和漂移的少子数量也会因电压改动而改动。这种状况与电容的效果相似，别离用势垒电容和分散电容来表明。
当二极管两头外加正向电压时，它削弱PN结的内电场，分散运动加强，漂移运动削弱，分散和漂移的动态平衡被损坏，分散运动大于漂移运动，成果导致P区的多子空穴流向N区，N区的多子电子流向P区，进入P区的电子和进入N区的空穴别离成为该区的少子，因而，在P区和N区的少子比无外加电压时多，这些多出来的少子称为非平衡少子。在正向电压效果下，P区空穴跳过PN结，在N区的鸿沟上进行堆集，N区电子跳过PN结，在P区的鸿沟上进行堆集，这些非平衡少子依托堆集时浓度差在N区进行分散，构成必定的浓度梯度发布，接近鸿沟浓度高，远离鸿沟浓度低。空穴在向N区分散进程中，部分与N区中的多子电子相遇而复合，间隔PN结鸿沟越远，复合掉的空穴就越多。反之亦然，电子在向P区分散进程中，部分电子与P区中的多子空穴相遇而复合，间隔PN结鸿沟越远，复合掉的电子就越多。二极管正导游通时，非平衡少量载流子就会在鸿沟邻近堆集，发生电荷存储效应。
当输入电压忽然由高电平变为低电平时，P区存储的电子、N区存储的空穴不会瞬时消失，而是经过两个途径逐渐削减。首要在反向电场效果下，P区电子被拉回N区，N区空穴被拉回P区，构成反向漂移电流I0。其次与大都载流子复合而消失。在这些存储电荷忽然消失之前，PN结势垒区宽度不变，依然很窄，所以此刻反向电流较大并基本上坚持不变，还要继续一段时刻后，P区和N区所存储的电荷已显着削减，势垒区才逐渐变宽，再经过一段下降时刻，反向电流逐渐减小到正常反向饱和电流的数值I0，二极管截止，因而二极管关断时刻又称为反向康复时刻。当输入电压忽然由低电平变为高电平时，PN结将由宽变窄，势垒电容放电后二极管才会导通，导通时刻比关断很短，能够疏忽，流过二极管的电流随分散存储电荷的添加而添加，逐渐到达安稳值。
二极管在开关转化进程中呈现的开关时刻推迟，实质上是因为PN结的电容效应所引起，二极管的暂态开关进程便是PN结电容的充、放电进程。二极管由截止过渡到导通，相当于电容充电。二极管由导经过渡到截止，相当于电容放电。二极管结电容小，充、放电时刻短，过渡进程短，则二极管的暂态开关特性就好，开关速度就快。推迟时刻便是电容充放电荷所需求的时刻，推迟时刻的长短既决议于二极管自身的结构，也与外部电路有关。二极管PN结面积大，管内存储电荷就多，推迟时刻就长。此外，外部电路所决议的正向电流大，存储电荷就会多，则关断时刻就大；反向电流大，存储电荷消失得就快，则关断时刻就小。为了进步开关速度，下降推迟时刻，一般开关管结面积制造得比较小，使其存储电荷少，一起经过二极管内部的“掺金”，能够使存储电荷很快复合而消失，减小推迟时刻。
晶体二极管开关转化进程试验调查
为了调查二极管的开关特性，能够依照图1所示电路进行试验。首要确认加于二极管两头的脉冲信号，其幅值和周期要适宜，不然，就或许花费很长时刻去调试才干调查到二极管的开关进程时刻的推迟，还有或许导致二极管损坏。挑选脉冲信号要根据二极管的首要作业参数，如二极管最大正向作业电流，二极管最大反向作业电压，反向康复时刻等。根据这些参数，确认脉冲信号的幅值。信号周期的挑选必定要大于反向康复时刻trr，选取必定的负载衔接电路，经过双踪示波器来调查二极管开关转化时刻的推迟，别离改动信号周期和负载，记载屡次的试验成果，进一步剖析二极管开关转化进程推迟时刻随脉冲信号周期和外部负载改动的联系。推迟时刻关于二极管结面积和负载电阻均存在极小值，在规划开关电路时，二极管结面积和负载电阻应该选取该极值点对应的最佳值，N区长度也存在最佳值，理论上应为器材加载在所需临界击穿电压值并且刚好处于穿通状况时的长度值；P区和N区的长度没有太大的影响，但应稍大于各自的穿通长度，浓度则应尽量高，N区掺杂浓度越低越好。
晶体二极管的结构决议了其作为开关使用时的特性，其在数字电子技能门电路中门的翻开和封闭时需求一段时刻，不同结构的管子其时刻的长短是有不同的。跟着现代电子技能的快速开展，要求晶体二极管的开关速度越来越快，因而，对器材结构和作业电路的规划要求也越来越高，在研讨晶体二极管开关时刻的推迟进程的试验中，输入信号的周期、起伏、电路负载对推迟时刻的调查影响较大，必定的开关电路只要屡次的试验，才干清楚地调查到二极管的开关转化进程时刻的推迟。
