📘 第 16/120 單元⚡ 二極體的動態與儲存效應— 二極體不是瞬間反應的開關

🎯 單元目標

完成本單元後，你將能夠：

• 理解二極體切換為何需要時間

• 了解反向回復時間 trr 的意義

• 建立高速電路的工程直覺

🧭 一、先給核心觀念

理想模型假設：

👉 導通 ↔ 截止 可瞬間完成

真實元件：

👉 接面內部存有載子

👉 載子移動需要時間

因此：

👉 二極體具有動態特性

🧠 二、什麼是儲存效應（Storage Effect）

正向導通時：

👉 大量電子與電洞堆積在接面

稱為：

👉 儲存電荷

當突然反向偏壓：

👉 需先清除儲存電荷

👉 才能真正截止

🧠 三、反向回復時間 trr

定義：

👉 從正向導通

👉 到完全反向截止

👉 所需時間

🧠 四、電流與時間關係示意

 I

 │      ______

 │     /      \

 │____/        \______

 │

 │

 └────────────── t

        trr

⚡ 五、為何高速電路會出問題

當訊號頻率升高：

👉 切換時間 ≈ trr

導致：

👉 波形失真

👉 功率損耗增加

👉 EMI 上升

🧾 六、一句話記住本單元

⚡ 二極體是有記憶的元件

🔬 電子學實驗題（16/120）

實驗名稱

二極體反向回復時間觀察

🎯 實驗目的

觀察二極體切換時的延遲與儲存效應。

🧰 實驗器材

• 矽二極體

• 函數產生器

• 示波器

• 電阻

🔧 實驗接線 ASCII 圖

 FG o----[R]----|>|----o GND

              |

           (Scope CH1)

🔧 實驗步驟

1. 設定方波輸入
2. 從低頻開始
3. 逐步提高頻率
4. 觀察波形變化

📊 預期觀察

關斷時出現延遲尾巴。

✅ 專業解析

解析一、儲存電荷示意

 正向導通：

 e-  e-  e-

 |   |   |

 [ PN 接面 ]

 |   |   |

 h+  h+  h+

載子堆積於接面。

解析二、反向切換時

 反向時：

 e- ←←←

 h+ →→→

先清除電荷，尚未截止。

解析三、電流時間波形

 I

 │      ______

 │     /      \

 │____/        \______

 │

 └────────────── t

中間區段即 trr。

解析四、工程意義

高速電路需選用：

👉 快速回復二極體

👉 肖特基二極體

🧠 工程結論

👉 在高速世界，時間也是規格