Главная  Линейные элементы 

[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] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

Выше предполагалось, что в рассмотренных схемах формирователей ЛЗ является однородной длинной линией без потерь, вследствие чего импульсы имели строго прямоугольную форму. Применение в качестве линии задержки п-звенной искусственной

линии (или спирального кабеля) приводит к тому, что форма импульсов лишь в большей или меньшей степени приближается к прямоугольной. При заданной длительности импульса tu = 2tz крутизна фронта формируемого импульса тем больше, чем больше число звеньев линии (разд. 1.6).

На рис. 3.28 приведена форма импульсов, получаемых при помощи ЛЗ с числом звеньев п - 2, 3, 4. Вершина формируемого им-


J


Рис. 3.27

Рис. 3.28

пульса искажена наложенными колебаниями. Для уменьшения амплитуды этих колебаний применяют различного типа коррекцию. Простейший способ коррекции заключается в увеличении индуктивности выходной ячейки искусственной линии. Следует отметить, что коррекция вершины импульса всегда приводит к уменьшению крутизны фронта импульса. Наличие потерь в ЛЗ приводит к уменьшению амплитуды импульсов, а также к искажениям их формы.



3.6. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ДИОДАХ С НАКОПЛЕНИЕМ ЗАРЯДА

3.6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Все полупроводниковые диоды, как уже отмечалось в гл. 2, обладают более или менее значительной инерционностью, обусловленной процессами накопления и рассасывания неосновных носителей в базе.

Пусть диод включен по схеме рис. 3.29а; в течение достаточно большого промежутка времени (при / < 0) к диоду было приложено прямое напряжение и ток диода был установившимся и равным /пр. Если при = 0 изменяется полярность напряжения e{t) (рис. 3.296), то через диод идет обратный ток io6p(0. формЗ которого (переходная характеристика диода при его запирании) показана на рис. 3.29в.


Рис. 3.29

Можно выделить два временных интервала 4 и 4 изменения обратного тока io6p(0- течение ti сопротивление диода остается пренебрежимо малым и практически равным прямому сопротивлению диода; в этом интервале ioop остается постоянным и определяется величинами обратного напряжения Яг и сопротивления нагрузки R. В интервале 4 обратное сопротивление диода растет, ток 1обр по величине падает и стремится к нулю (точнее, к стационарному значению обратного тока /обр).

Механизм изменения обратного тока заключается в следующем. При прохождении прямого тока в базе диода накапливается избыточный заряд неосновных носителей (дырок), концентрация которых уменьшается по мере удаления от /7-п-перехода. После подачи запирающего напряжения дырки, накопленные в базе, переходят обратно в /7-область диода и во внешней цепи возникает большой обратный ток /1?»£г ?; этот ток способствует рассйсыванию избыточного заряда в базе. За время ti избыточная концентрация дырок вблизи р-п-перехода уменьшается до нуля; дальнейшее рассасывание носителей заряда в базе приводит к уменьшению градиента их концентрации вблизи /7-п-перехода и, следовательно, к



уменьшению тока во внешней цепи; за время 4 обратный ток спадает практически до нуля.

Особенности переходной характеристики позволяют использовать полупроводниковые диоды для формирования импульсов. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что характер спада обратного тока в течение времени 4 определяется только свойствами диода и не зависит от длительности фронта переключения диода с прямого направления на обратное. Применение диодов с достаточно малым tz позволяет формировать перепады напряжения с короткими фронтами из перепадов с фронтами большей длительности. При этом, однако, необходимо, чтобы длительность 1 первой стадии была не меньше, чем длительность фронта напряжения, переключающего диод. Таким образом, для эффективного укорочения фронтов весьма существенна такая характеристика диода, как отношение tjtz.

Соотношение величин 4 и 4 зависит от различных факторов, однако приближенно можно утверждать, что для обычных плоскостных диодов при /пр ~ /i эти величины одного порядка и приблизительно равны времени жизни дырок т.

В последние годы благодаря специальной технологии легирования полупроводников были получены диоды, у которых ti на 1-2 порядка больше, чем 4- У таких диодов переходная характеристика при запирании имеет почти прямоугольную форму (рис. 3.29в, пунктир). Величина же 4 имеет порядок десятых долей наносекунды. Эти диоды, получившие название диодов с накоплением заряда (ДНЗ), широко применяются в наносекундной импульсной технике. Параметры ДНЗ обычно делятся на три группы: предельно допустимые (/прдоп, /обрдоп, f/обрдоп, Pros), статические (/обр, t/np) и импульсные. К последним относятся длительности ii, 4 и время жизни носителей заряда т. Кроме того, указывается емкость Сд между вьвводами диода при некотором обратном смещении. Именно длительность перезаряда емкости Сд (примерно 3RC ) в значительной мере определяет длительность фронта нарастания напряжения на ДНЗ. Обычно Сд = 0,5-ьЗпФ.

3.6.2. ФОРМИРОВАТЕЛИ КРУТЫХ ПЕРЕПАДОВ НАПРЯЖЕНИЯ

На рис. 3.30 приведены схемы формирования крутого перепада напряжения из пологого и временные диаграммы входного напряжения Wex(0.выходного напряжения Нвых(Ои тока ip,(t) через ДНЗ.

От источника постоянного смещения -Е через ДНЗ проходит прямой ток, определяемый величиной Rz- При подаче на вход схемы напряжения Нех(0 с относительно пологим фронтом диод в течение интервала времени ti (обратное сопротивление ДНЗ мало) шунтирует сопротивление нагрузки Rh, при этом выходное напряжение «вых мало. Затем за время 4 сопротивление ДНЗ возрастает и выходное напряжение резко увеличивается. Таким



[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] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.0011