9. Обращенные диоды

При концентрациях примесей в p- и n-областях диода меньших, чем в туннельных диодах, но больших, чем в обычных выпрямительных диодах, можно получить диод, зонная диаграмма которого приведена на рис.14, а. Уровень Ферми при такой средней концентрации примесей может совпадать с верхом валентной зоны в p- области и с дном зоны проводимости в n-области. При этом в состоянии термодинамического равновесия верх валентной зоны в p- области и дно зоны проводимости в n-области находятся на одном уровне.

ВАХ обращенного диода приведена на рис.14, б. Обратная ветвь обращенного диода аналогична обратной ветви туннельного диода. Прямая ветвь ВАХ аналогична прямой ветви ВАХ туннельного диода, но пик тока не ней практически отсутствует. Таким образом, обращенные диоды обладают выпрямляющим эффектом, но пропускное (проводящее) направление у них соответствует обратному включению, а запирающее (непроводящее) – прямому включению.

Обращенные диоды могут работать только на очень малых сигналах. Они обладают хорошими частотными свойствами, т.к. туннелирование – процесс малоинерционный, а эффекта накопления заряда при малых напряжениях практически нет. Поэтому обращенные диоды можно использовать на СВЧ.

10. Варикапы

Варикап – это полупроводниковый диод, предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Известно, что диод обладает барьерной, диффузионной и паразитной емкостями. В качестве варикапов используют только диоды при обратном смещении, когда проявляется только барьерная емкость. Диффузионная емкость проявляется при прямом смещении диода, когда проводимость его велика и велики потери мощности из-за относительно больших активных токов через диод. Паразитная емкость (емкость корпуса, держателя и выводов) обычно невелика, порядка нескольких пикофарад, она постоянна и не зависит от режима работы.

З ависимость барьерной емкости от напряжения смещения различна для варикапов, изготовленных методом диффузии или методом вплавления примесей. В сплавных варикапах с резким p-n - переходом зависимость барьерной емкости от напряжения смещения получается более резкая. Связано это с тем, что глубина проникновения электрического поля в материал зависит от удельного сопротивления этого материала. В сплавном варикапе слои базы, прилегающие к переходу, легированы равномерно, а в диффузионном – при удалении от перехода концентрация нескомпенсированных примесей увеличивается, т.е. уменьшается удельное сопротивление. Поэтому для получения еще более резкой зависимости емкости варикапа от напряжения смещения необходимо создавать в базе варикапа сверхрезкое распределение нескомпенсированных примесей (рис.15).

База варикапа делается двухслойной, как показано на рис. 15 и 16. Тонкий слой базы, прилегающий к p-n - переходу, должен быть высокоомным. При этом напряжение пробоя U_пр по абсолютному значению будет большим и на варикап можно подавать большие обратные напряжения U_обр =(0.7÷0.8)U_пр. Вторая часть базы – подложка – должна быть низкоомной для создания хорошего контакта с металлическим электродом вывода базы.