Schalten schneller als Reverse Recovery Time

[Diode (Gast)]

Hallo, angenommen man hat eine Diode (pn, Si) die momentan in 
Vorwärtsrichtung leitet (z.B. -0.8V, 1A) und dann kurzzeitig in 
Sperrrichtung geschalten wird (z.B. 5ns 100V) und dann sofort wieder in 
Vorwärtsrichtung betrieben wird (wieder -0.8V, 1A).

D.h. die Diode wird bereits wieder "zurück" gesetzt (soll wieder leiten) 
bevor Reverse Recovery fertig war. Was passiert dann? Geht die Diode 
sofort wieder in den leitfähigen Zustand (1A) über oder wird das 
zurückschalten verzögert?

Ideen?

D+Gruß

[Falk B. (falk)]

@Diode (Gast)


>Hallo, angenommen man hat eine Diode (pn, Si) die momentan in
>Vorwärtsrichtung leitet (z.B. -0.8V, 1A)

Warum -0,8V?

>und dann kurzzeitig in
>Sperrrichtung geschalten wird (z.B. 5ns 100V)

Dann musst du aber einen verdammt schnellen, verdammt leistungsfähigen 
Generator haben, der diesen Puls erzeugen kann!

>und dann sofort wieder in
>Vorwärtsrichtung betrieben wird (wieder -0.8V, 1A).

>D.h. die Diode wird bereits wieder "zurück" gesetzt (soll wieder leiten)
>bevor Reverse Recovery fertig war. Was passiert dann?

Die Diode leitet dauerhaft, auch in der 5ns "Sperrphase". Wahrscheinlich 
wirst du in den 5ns auch keine 100V erreichen, eben weil die Diode noch 
leitet.

>Geht die Diode
>sofort wieder in den leitfähigen Zustand (1A)

Den hat sie nie verlasen ;-)

> über oder wird das
>zurückschalten verzögert?

Kann bei WIRKLICH schnellen Dioden passieren. Jim Williams hat dazu mal 
ne App-Note geschrieben, wenn gleich die etwas kryptisch blieb. Da ging 
es auch um Schaltzeiten von Dioden im einstelligen ns Bereich. Muss du 
mal googeln.

[Lurchi (Gast)]

In der Revers Recovery Zeit kommt die Spannung nicht auf -100 V. Anfangs 
geht die Spannung nicht einmal in Sperrichtung - die Diode gibt in der 
Zeit dann sogar Energie ab.

Die Revers Recovery Zeit ist auch keine feste Zeit in der Diode 
rückwärts leiten kann, sondern es ist einfach eine gespeicherte Ladung 
(Minötitätsladungsträger) von der Größe Vorwärtsstrom mal Revers 
Recovery Zeit (mal einer Konstante, die etwas von der genauen Definition 
abhängt). Diese Ladung kann entweder mit der Zeit rekombinieren, wenn 
man lange genug wartet oder als Rückwärtsstrom abfließen.

Ohne nennenswerten Strom in Rückwärtsrichtung sperrt also die Diode auch 
nach der Revers Recovery Zeit noch nicht wieder richtig - das Potential 
für einen Rückwärtsstrom ist erst auf etwa die Hälfe gesunken. Bei hohem 
Strom in Rückwärtsrichtung geht es auch schneller die Ladung zu 
entfernen - es ist eine Ladungsmenge die Rückwärtsfließen kann, wenn man 
sie lässt.

[Falk B. (falk)]

AN122f von Linear Technologies könnte Hinweise liefern.

www.linear.com/docs/27403

Wobei ich das "Problem" nicht wirklich verstehe.

"In the worst cases, turn-on amplitudes exceed nominal clamp voltage by 
more than 1V while turn-on times extend for tens of nanoseconds.
Figure 12 culminates this unfortunate parade with huge time and 
amplitude errors. Such errant excursions can and will cause IC regulator 
breakdown and failure. The lesson here is clear. Diode turn-on time must 
be characterized and measured in any given application to insure 
reliability."

Die Dioden machen 350-1000mV Overshoot, sprich, sie haben statt 0,7 halt 
1,7V Flußspannung für ein paar ns. Welcher Schaltregler geht deswegen 
kaputt? Kein gescheiter IC hat nur wenige 100mV Spannungsreserve am 
Schalttransistor.

[Lurchi (Gast)]

Bein Übergang sperren - leitend sind fast alle dioden schnell. Oft is es 
einfach nur die Induktivität des Bauteils bzw. der Leitungen die stört.

Bei PIN dioden für Hochspannung kann die Spannung für kurze Zeit auch 
mal mehr mehr als 1 V überschießen, wenn der Strom sehr schnell 
ansteigt. Bei einer Schaltung für 1000 V oder mehr sollten aber 1-3 V 
mehr auch keinen Schaden anrichten.

Bei nicht so hohem Strom ist die Frage bei normalen Dioden ob die 
Spannung überhaupt über die normale Flusspannung geht. Durch die 
Kapazität kann man sich der Flusspannung auch von unten annähern.

[Falk B. (falk)]

@ Lurchi (Gast)

>Bein Übergang sperren - leitend sind fast alle dioden schnell. Oft is es
>einfach nur die Induktivität des Bauteils bzw. der Leitungen die stört.

Ja.

http://www.cliftonlaboratories.com/diode_turn-on_time.htm

>Bei PIN dioden für Hochspannung kann die Spannung für kurze Zeit auch
>mal mehr mehr als 1 V überschießen, wenn der Strom sehr schnell
>ansteigt. Bei einer Schaltung für 1000 V oder mehr sollten aber 1-3 V
>mehr auch keinen Schaden anrichten.

Auch nicht bei einer 10V Schaltung.

[Marian (phiarc)]

Könnte es bei dem AN122 um eingebaute ESD-Schutzdioden gehen, die im 
Buck-Fall parallel zur externen Leistungsdiode liegen?

[Falk B. (falk)]

Nein.

[Marian (phiarc)]

Ok.

[Diode (Gast)]

Ich möchte mich herzlichst für die vielen Hinweise und Informationen 
bedanken!