3.4. Выпрямительные вч диоды

-предназначены для нелинейных электрических преобразований сигналов на частотах до десятков и сотен МГц. Используют в детекторах, смесителях, преобразователях частоты, ограничителях, в коммутационных элементах, нелинейных управляемых резисторах и др.

Они универсальны по применению

Статические характеристики: (см. выпрямительные НЧ)

Динамические параметры - _гр; L_д - инд. диода; С_корп и С_бар при заданном U_обр, сопротивление r_б.

Предельно допустимые параметры – I_{пр макс} и U_{обр макс}.

Выпрямляющие свойства на ВЧ зависят от r_дифф, r_б, r_э, С_пер.

Для уменьшения С_пер используют точечные или микросплавные с площадью контакта S_конт~10^-5см². Для уменьшения времени жизни легируют Au.

Обратная ветвь ВАХ имеет плавно нарастающий участок I_обр.

Э квивалентная схема.

С_пер=С_бар+С_дф>С_корп

При прямом смещении на низких частотах (<<1, где  - время жизни не основных носителей) экв. схема имеет вид:

где r_диф= ; С_дф= ;

F()=

При I_пр - I_дф и С_дф меньше влияет.

При  из-за конечного времени прохождения диода через базу диода так отстаёт по фазе от напряжения. Сопротивление базы становится комплексным с инд. составляющей.

Полное сопротивление диода на ВЧ в зависимости от I_пр содержит емкостную или индуктивную составляющую. Первая обусловлена ёмкостью перехода, вторая – запаздыванием носителей в базе диода.

При обратном смещении: r_диф>>R_у; С_дф<<C_бор и экв. схема:

С_бор, R_у – не зависят от частоты

При >1МГц сопр. диода имеет емк. характер.

Для повышения частоты необходимо уменьшить С_бор, С_корп, r_б.

3.5 Импульсные диоды

-предназначены для работы в быстродействующих имп. схемах.

Особенность – мала площадь перехода, малое время жизни неравновесных носителей заряда в базе.

Изготавливают на основе Si, Ge, AsGa, с переходами разных типов и с барьером Шотки. Выполняют также диодные сборки и матрицы (от 4 до 16 диодов).

Стат. характеристики: I_обр при заданном U_обр; U_пр при заданном I_пр.

Предельно допустимые: U_{обр макс}; I_{пр макс} и I­_{пр. и. макс} – имп. ток.

Импульсные характеристики: С_д – при заданном U_обр;

заряд переключения Q_пк – (восстановления) – это накопленный заряд, вытекающий во внешнюю цепь после переключения с заданного I_пр на заданное U_обр;

t_уст.пр - время прямого установления (восстановления) – время от момента включения прямого тока до момента установления заданного U_пр.

t_{вост.обр} – время восстановления – отрезок времени переключения от момента прохождения тока через диод при переключении диода с прямого до обратного имп. напряжения до момента достижения I_обр заданного уровня.

ДШ – как правило плоскостные с малой площадью.

Д с p-n переходом бывают точечные (1), сплавные с плоским p-n переходом и равномерным распределением примесей в базе (2,3), диффузионные с плоским переходом и тормозящим полем (6,7).

Для снижения времени жизни неравновесных носителей заряда легируют золотом (уровня ловушек). В связи с этим I_r I_r>I_o(теплового) и I_обр с ростом Т увеличивается медленнее чем в выпрямительных.

При малых токах U_пр германиевых точечных диодов в 2-3 раза больше чем у плоскостных из Si и Ge.

С ростом Т Q_пк и t_{вост.обр}, а быстродействие снижается.

Эквивалентная схема:

В отличии от малосигнальных выпрямительных диодов параметры схемы зависят от перепада тока и напряжения. Поэтому используют …….величины:

R_p-n – зависит от значения и полярности напряжения на переходе.

L_экв и R_экв – характеризуют процесс изменения комплексного сопротивления базы в зависимости от уровня инжекции носителей в базу;

R_бо – сопр. Базы при малом уровне инжекции.

При прямом смещении R_p-n мало и схему можно упростить – обведена пунктиром.

L_экв R_экв= - где R_б – установившееся сопр. базы

В импульсных ДШ отсутствует накопление заряда неравновесных носителей в базе. Импульсные х-ки определяет С_бар и время пролёта (10^-11с) эл. через высокоомный слой. Являются лучшими по сравнению с другими типами диодов.

Диод с накоплением заряда. ДНЗ – структура аналогична (5) и (6). Существует тормозящее поле, из-за этого происходит накопление заряда в n-области вблизи p-n перехода. При изменении напряжения с прямого на обратное сопр. диода некоторое время остаётся малым, носители экстрагируются в р-область – добавляется ещё внутреннее поле и резко сокращаются длительность спада обратного тока. Толщина слоя n несколько мкм и меньше слоя n⁺ - сопротивление базы мало.

Применяются в умножителях и делителях частоты, схемах модуляторов, формирователей импульсов и др.