2.2.2. Високочастотні та імпульсні діоди

Високочастотні діоди – прилади універсального призначення: вони можуть бути використані для випрямлення, детектування та інших нелінійних перетворювань електричних сигналів в діапазоні частот до 600 МГц.

Рис. 2.2.8. Умовне графічне зображення високочастотного

та імпульсного діодів

В исокочастотні діоди виготовляються, як правило, із германію або кремнію і мають точкову структуру.

1 – виводи, 2 – скляний балон, 3 – кристал германію,

4 – електрод із вольфрамового дроту

Рис.2.2.9. Конструкція точкового високочастотного діода

Ємність p-n переходу С > 1пФ, що забезпечує їх високу ефективність на високих частотах.

Високочастотні діоди можуть використовуватись в схемах детектування, в якості обмежувачів, нелінійних опорів, комутаційних елементів і т.п.

До високочастотних діодів належать діоди Шоттки. На відміну від звичайних точкових діодів, у яких контакт здійснюється притиском металевої голки, у діодів Шоттки контакт являє собою тонку плівку металу (золото, нікель, алюміній, платина, вольфрам, молібден, ванадій та ін.). У таких діодів бар’єрна ємність не перевищує 0,01 пФ, робочий діапазон f = 5...250 ГГц, тривалість перемикання становить τ_тр ≤ 1 мс, зворотні струми не перевищують декількох міліампер, а зворотні напруги знаходяться в інтервалі 10...1000 В.

Імпульсні діоди призначені для роботи в швидкодійних імпульсних схемах з часом перемикання 1 мкс та менше.

П ід дією вхідного імпульсу додатної полярності (рис. 2.2.10, а) через діод протікає прямий струм, величина якого визначається амплітудою імпульсу, опором навантаження і опором відкритого діода. Якщо на діод, через який протікає прямий струм, подати зворотну напругу так, щоб його закрити, то діод закривається не миттєво (рис.2.2.10, б).

U_{вх І}

t t

а б

Рис. 2.2.10 . Осцилограми вхідної напруги (а) і струму (б) імпульсного діода

Основною характеристикою імпульсних діодів є перехідна характеристика (рис.2.2.10, б). Вона відображує процес відновлення зворотного струму і зворотної напруги діода при дії на нього імпульсної напруги зворотної полярності.

Основні параметри імпульсних діодів: час відновлення зворотної напруги τ_в , заряд перемикання Q_пм, загальна ємність С_д, імпульсна пряма напруга U_пр.і, імпульсний прямий струм І_пр.і.

2.2.3 Стабілітрони

Стабілітрони – площинні кремнієві діоди, які працюють на зворотній вітці вольт-амперної характеристики p-n переходу.

При ввімкненні їх в зворотному напрямку і при визначеній напрузі на переході останній „пробивається” і, не дивлячись на збільшення струму через p-n перехід, напруга не змінюється.

Стабілітрони призначені для стабілізації рівня напруги пр зміні струму, що протікає через діод.

а) б)

Рис. 2.2.11. Умовні графічні зображення стабілітронів:

а) звичайного, б) двостороннього

І_пр

U_зв U_ст U_пр

І_ст.мін

І_{ст.макс}

І_зв

Рис. 2.2.12. Вольт-амперна характеристика стабілітрона

1, 8 – зовнішні виводи, 2 – трубка, 3 – ізолятор,

4 – корпус, 5 – внутрішній вивід, 6 – кристал з переходом,

7 – кристалотримач

Рис.2.2.13. Конструкція кремнієвого стабілітрона

В стабілітроні робочою є пробійна частина ВАХ в області зворотних напруг. Оскільки електричний пробій настає при порівняно низькій зворотній напрузі, потужність, що виділяється в p-n переході, навіть при значних зворотних струмах буде невеликою, що застерігає p-n перехід від теплового пробою.

Підвищення гранично допустимого зворотного струму стабілітрона призводить до виходу пристрою з ладу.

Основні параметри:

напруга стабілізації U_ст – напруга на стабілітроні в області стабілізації при номінальному значенні струму;

можливий розкид напруги стабілізації від номінального значення U_ст.ном;

диференційний опір стабілітрона r_ст – відношення приросту напруги стабілізації до приросту струму в заданому діапазоні частот

; (2.2.1)

температурний коефіцієнт напруги стабілізації α_ст

(2.2.2)

Для стабілітронів з напругою до 5 В - α_ст <0, вище - α_ст >0.