13.Импульсные диоды и диоды с накоплением заряда (днз) Импульсные диоды этот диод, имеющий малую длительность перех проц-в и предназн для работы в импульсных устройствах.

Импульсные диоды предназначены для работы в быстродействующих импульсных схемах и должны обладать малой емкостью перехода и малым временем жизни неравновесных носителей заряда в базе. Импульсные диоды чаще всего работают при больших амплитудах импульсов. На рис. 2.17 приведена простейшая схема диодного ключа, работающего на активную нагрузку.

Параметры импульсных диодов

1. Макс импульсное прямое падение напряж.  – макс падение напряж на диоде в прямом напр при задан прям. токе.

2. Время установл прямого сопротивл  – время от момента включ прямого тока диода до момента достиж заданного ур-ня прямого напряж на диоде.

3. Время восстановления обратного сопротивл  – время с момента переключ диода с прям на обратное импульсное напряж до достижения обратным током заданного значения.

4. Емкость диода  – емкость между выводами диода при заданном обратном напряжении.

5. Постоянный обратный ток  – ток диода при заданном обратном напряжении.

6. Постоянное прямое напряжение  – падение напряжения на диоде при заданном прямом токе.

7 . Заряд переключения Q – избыточный заряд, вытекающий во внешнюю цепь при изменении направления тока с прямого на обратный.

Время установления прямого сопротивления и время восстановления обратного сопротивления определяют быстродействие диода. В связи с этим для повышения быстродействия необходимо уменьшать и . Это удается достичь в диодах с накоплением заряда и диодах с барьером Шотки.

Диоды с накоплением заряда

Диоды с накоплением заряда (ДНЗ) исп-ся для формир коротких прямоуг импульсов, возник при переключ диода с прямого направл на обр в рез-те рассасыв накопл в базе неравновесн заряда. Это достиг за счет неравномерного легиров обл-сти диода (рис. 2.20). Из-за неравномерн распр примеси в базе диода возн тормозящее электрич поле для инжектированных носителей, направл в сторону перехода. Инжектированные в базу носители прижимаются внутрен полем к p–n перех, и в базе происх накопл заряда. При изменении напряж на диоде с прямого на обр сопротивл диода остается малым, и накопл носит экстрагируют в эмиттер. Обратн ток быстро спадает. Внутр поле базы ускоряет процесс экстракции носителей через переход, что сокращает время спада обр тока.

14.Туннельные и обращенные диоды

Туннельные диоды – это полупроводниковые приборы на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на прямой ветви вольт–амперной характеристики области с отрицательным дифференциальным сопротивлением (характеристика N-образного типа). Они используются для усиления, генерирования и переключения сигналов, и эта многофункциональность прибора объясняется наличием на ВАХ участка с отрицательным сопротивлением.

Для изготовления туннельных диодов используется полупроводниковый материал с очень большой концентрацией примесей ( ) и следствием этого является:

1. Малая толщина перехода (около 0,01 мкм), что на два порядка меньше, чем у обычных диодов.

2. Расщепление примесных энергетических уровней с образованием примесных энергетических зон, которые примыкают к зоне проводимости в n–области и к валентной зоне в p–области.

3.  Уровень Ферми располагается у электронного полупроводника в зоне проводимости, а у дырочного – в валентной зоне.

В тонких p–n переходах вследствие большей напряженности электрического поля увеличивается вероятность туннельного прохождения электронов сквозь тонкий потенциальный барьер. При небольшом прямом напряжении происходит смещение энергетических зон, так что часть энергетических уровней, занятых электронами проводимости n–области, начинает располагаться напротив свободных уровней p–области. Это приводит к туннельному переносу электронов из n–области в p–область и протеканию прямого туннельного тока С увеличением прямого напряжения туннельный ток достигает максимального значения, когда все заполненные энергетические уровни зоны проводимости n–области располагаются напротив свободных уровней p–области

Дальнейшее увеличение прямого напряжения приводит к тому, что часть заполненных энергетических уровней n–области начинает располагаться против запрещенной зоны p–области, и туннельный ток убывает.Когда зона проводимости n–области и валентная зона p–области перестанут перекрываться, туннельный ток прекращается

Туннельный диод может быть представлен эквивалентной схемой (рис. 2.22), где – емкость диода;  – индуктивность выводов;  – омическое сопротивление потерь;  – сопротивление перехода.

ПАРАМЕТРЫ ТУННЕЛЬНЫХ ДИОДОВ

1. Пиковый ток  – максимальный туннельный ток, соответствующий полному перекрытию заполненных и свободных разрешенных уровней (сотни мкА – сотни мА).

2. Напряжение пика  – прямое напряжение, соответствующее максимальному (пиковому) току (40…150 мВ), для германиевых диодов – (40…60 мВ), для арсенидгаллиевых – (100…150 мВ).

3. Ток впадины  – прямой ток в точке минимума ВАХ.

4. Напряжение впадины  – прямое напряжение, соответствующее току впадины (Ge 250…350 мВ, GaAs – 400…500 мВ).

6. Напряжение скачка (раствора)  – это перепад напряжения между максимальным туннельным током и таким же значением диффузионного тока.7. Отрицательное дифференциальное сопротивление определяется на середине падающего участка ВАХ.

8. Удельн. емкостьСд/Iп – отн-ие емкости тунн. диода к пиковому току

11. Резонансная частота – частота, на которой общее реактивное сопротивление p–n перехода и индуктивности выводов диода обращается в нуль

.Примером туннельных диодов являются: ГИ201, КИ303, АИ102.Обращенные диодыОбращенные диоды выполняются на основе полупроводника с критической концентрацией примесей, в котором проводимость при обратном смещении значительно больше, чем при прямом напряжении.

Н а рис. 2.23 представлена вольт–амперная характеристика и условное обозначение обращенного диода.При концентрации примесей порядка уровень Ферми находится на потолке валентной зоны p–области и на дне зоны проводимости n–области. При подаче обратного напряжения происходит туннельный перенос электронов из валентной зоны p–области на свободные уровни зоны проводимости n–области, и через диод протекает большой обратный ток.При прямом смещении диода, перекрытия зон не происходит и прямой ток определяется только диффузионным током. Рабочим участком обращенного диода является обратная ветвь ВАХ, что отражено в его названии. Данный тип диодов используется в детекторах, смесителях СВЧ диапазона и переключающих устройствах.