Главная  Электронные лампы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [ 49 ] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

Обратный ток /бр - ток, протекающий через диод в обратном направлении при указанном обратном напряжении.

Максимальное обратное напряжение Уобр шах - наибольшее напряжение, при котором гарантируется отсутствие пробоя.

Максимальный прямой ток lap max - наибольшее значение тока, при котором не происходит опасного перегрева диода.

Проходная емкость Сд - статическая емкость между зажимами диода.

Наивысшая рабочая частота /max - наибольшая частота, при которой величина выпрямленного тока не снижается ниже допустимого значения.

Высокочастотные точечные диоды могут быть исгюльзовзны в схемах детектирования в качестве ограничителей, нелинейных сопротивлений, коммутационных элементов и т. и.

9.4. ИМПУЛЬСНЫЕ ДИОДЫ

Импульсные диоды предназиачены для работы в быстродействующих импульсных схемах с временем переключения 1 мкс и менее. При столь коротких рабочих импульсах приходится учитывать инер-циониость процессов включения и выключения диодов и принимать конструктивно-технологические меры, направленные иа снижение барьерной емкости и сокращение времени жизни неравновесных носителей заряда в области р - п-перехода.

По способу изготовления р - /г-перехода импульсные диоды подразделяются на точечные, сплавные, сварные и диффузионные (меза и планарные). Устройство диодов указанных групп показано иа рис. 9.10.

Конструкция точечных импульсных диодов (рнс. 9.10, а) практически не отличается от конструкции обычных высокочастотных диодов. В некоторых случаях

J 5 Юг

рис. 9.10; Устройство р - п-переходов точечных {а), сплавных (б), сварных [в), диффузионных мезадиодоа [г) и планарных (Э) импульсных диодов:

1 - р

и-псрсход; 2 - кристалл; 3 - омический контакт.

для улучшения характеристик диода на острие контактной иглы наносят примесь (обычно индий или алюминий), образующую акцепторные центры в герма1[ии и кремнии Типа п. В процессе электроформовки приконтактная область полупроводника Сильно нагревается и непосредственно под острием иглы образуется небольшая по размерам р-область.



в сплавных диодах (рис. 9.10, б) р -- «-переход получают вплавлеиием в кристалл полупроводника злектроиной проводилюсти кусочка сплава, содержац;его атомы акцепторной примеси. Граница между исходным монокристаллом и сильно легированным р-слоем представляет собой р - п-лереход. Обычно такой метод используется при изготовлении кремниевых импульсных диодов. При создании яналогнЧ ных германиевых диодов вместо метода сплавления используют метод импульсной сварки (рис. 9.10, в). В этом случае к кристаллу германия подводится тонкая золотая (с присадкой галлия) игла и через полученный контакт пропускается имиульс тока большой амплитуды, в результате чего конец золотой иглы сваривается с германием.

Наиболее быстродействующие импульсные диоды получают методом диффузии донорных или акцепторных примесей в твердый полупроводник. Проникая на некоторую глубину полупроводника, диффундирующие атомы меняют тип проводимости этой части кристалла, вследствие чего возникает р -п-переход. После иолу чения диффузионной структуры осуществляют химическое травление поверхности полупроводника, после которого р - п-переход сохраняется только внутри неболь той области, которая возвышается над остальной поверхностью В Виде столика (ме за). Такой вид кристалла называют мезаструктурой (рис. 9.10, г). Емкость р - п переходов мезадиодов ниже, а напряжение пробоя выше, чем у сплавных или сварных диодов. Время переключения мезадиодов не превышает 10 не.

Весьма перспективными являются диоды, полученные при помощи планарно-эпитаксиальной технологии (рис. 9.10, д). При их изготовлении примесь вводится в полупроводник (обычно кремии1() локально - через «окна» в защитной окисной пленке SiO. Получающиеся при этом р - п-переходы отличаются высокой стабильностью параметров и надежностью.

Простейшая схема включения !1мпульсного диода приведена на рис. 9.11, а. Под воздействием входного импульса положительной полярности (рис. 9.11, б) через диод протекает прямой ток, величина ко-


Рис. 9.1]. Схема включения (а) и осциллограммы входного напряжения (б) и тока (б) импульсного диода.

торого определяется амплитудой импульса, сопротивлением нагрузки и сопротивлением открытого диода. Если на диод, через который протекает прямой ток, подать обратное напряжение так, чтобы его запереть, то диод запирается не мгновенно (рис. 9.11, в). В первый момент наблюдается резкое увеличение обратного тока через диод и лишь постепенно с течением времени он уменьшается и достигает установившегося значения ibp- Указанное явление связано со спецификой работы р - тг-перехода и представляет собой проявление так называемого эффекта накопления. Сущность этого эффекта состоит в следующем. Во время протекания прямого тска через р - п-переход осуществляется инжекция носителей. В результате ннжекции в непосредственной близости к переходу создается концентрация неосновных



неравновесных носителей, которая во много раз превьннает концентрацию равновесных неосновных носителей. Величина обратного тока определяется концентрацией неосновных носителей в области р - /г-перехода: чем больше концентрация неосновных носителей, тем больше обратный ток. Время жизни неравновесных носителей ограничено - постепенно их концентрация уменьшается как за счет рекомбинации, так и за счет ухода через р - /г-переход. Поэтому через некоторое время на рис. 9.П, е) неравновесные неосновные носители исчезнут; обратный ток восстановится до нормального значения /обр-Основной характеристикой импульсных диодов является нх переходная характеристика. Она отражает процесс восстановления обратного тока и обратного сонротивления диода при воздействии на него импульсного напряжения обратной полярности (см. рис. 9.П, б). Основные параметры ш\шульсных диодов:

Импульсное прямое сопротивление Rimn.np - отношеиие наибольшего импульсного прямого напряжения на диоде к вызвавшему его импульсу тока.

Время восст.аноеления обратного сопротивления т - время с момента смены направления тока через диод с прямого на обратное до того момента, когда обратный ток уменьшится до заданного значения.

Выпрямленный ток /вып - среднее значение тока через диод с учетом частоты следования импульсов.

Максимальный импульс тока Immmsji - наибольшее значение тока в импульсе заданной длительности, допустимое для диода без его повреждения.

Наибольшая емкость диода Сд - емкость между вьшодами диода при заданном напряжении.

Для импульсных диодов указьшают также величину постоянного прямого напряжения Unp при протекании постоянного тока /пр и величину обратного тока /обр при заданной величине обратного напряжения бобр.

Предельные режимы определяются величиной t/обртах - максимального (предельного) обратного напряжения на дноде любой формы и периодичности и величиной /пр max - максимального (предельного) прямого постоянного нли импульсного тока прн длительной работе.

Импульсные диоды широко применяются в импульсных схемах самого различного назначения, например в логических схемах электронных цифровых вычислительных машин.

9.5. ВАРИКАПЫ

Варикапами называют полупроводниковые диоды, у которых используется барьерная емкость запертого р - п-прехода, зависящая от величины приложенного к диоду обратного напряжения. Конструкция варикапа показана на рис. 9.12. В кристалл кремния 5 с одной его стороны вплавлен в вакуу?ле алюминиевый столбик 4 для получения р-~- /г-перехода, а с другой стороны - сплав золото - сурьма для получения омического контакта 6. Эта структура вплав-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [ 49 ] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112]

0.0009