11. Расчет обратной ветви вольтамперной характеристики

Для диода с толстой базой расчет проводится по формуле:

, (22)

где - время жизни носителей в области пространственного заряда (принимается равным времени жизни неосновных носителей ), - ток насыщения, - ток генерации, - тол­щина эмиттера.

Для диода с тонкой базой в формуле (22) диффузионную длину и концентрацию примесей необходимо брать для материала подложки. При обратном напряжении, большем по абсолютной величине 0.072 В, экспонентой в формуле можно пренебречь.

Расчет проводится для тех же значений температур, что и для прямой ветви.

Величина обратного тока при максимальной температуре окружа­ющей среды и наибольшем обратном напряжении не должна превышать заданного значения.

12. Расчет предельной частоты

Частотные свойства выпрямительного диода определяются величинами барьерной, диффузионной емкостей, а также сопротивлений базы и нагрузки. Предельной считается частота, на которой выпрямленный ток умень­шается до уровня 0,707 своего значения при 50 Гц.

Для выпрямительных диодов спад частотной характеристики с ростом частоты обусловлен в основном диффузионной емкостью диода [2] (с. 100 - 103). Физически это проявляется в возвращении при смене прямой полярности приложенного к диоду напряжения на обрат­ное части введенных в базу носителей, которые не успели рекомби­нировать (толстая база) или уйти из базы (тонкая база), в область пространственного заряда. При этом происходит всплеск обратного тока, который уменьшает средний выпрямленный ток. Частотная ха­рактеристика диода может быть представлена как зависимость отно­шения среднего выпрямленного тока на данной частоте к среднему выпрямленному току на частоте 50 Гц от частоты переменного напря­жения. Данное отношение может быть выражено как отношение разнос­ти заряда, прошедшего через диод за положительный полупериод нап­ряжения , и заряда, вернувшегося в область пространственного заряда в отрицательный полупериод (заряд восстановления) , к заряду, прошедшему через диод в положительный полупериод напря­жения:

. (23)

Заряд, прошедший через диод в положительный полупериод, может быть вычислен как: , (24)

где - круговая частота приложенного напряжения, - амплитуд­ное значение тока.

Заряд восстановления может быть приближенно рассчитан по формуле /2/:

, (25)

где - циклическая частота. Для диодов с толстой базой , а для диодов с тонкой базой . Подставляя в формулу (23) выражения из формул (24) и (25), имеем выражение для частот­ной характеристики:

(26)

Подставив в левую часть формулы значение 0.707, можно вычис­лить предельную частоту диода. При необходимости можно повысить предельную частоту диода уменьшением толщины базы, если есть за­пас по обратному напряжению. Другим способом повышения предельной частоты является легирование базы примесями, создающими центры рекомбинации. Введение примесей уменьшает время жизни носителей в базе. Так, введение золота влияет на время жизни носителей следу­ющим образом:

, (27)

где - концентрация золота, см^-3, - время жизни, c. Следует иметь в виду, что введение таких примесей одновременно увеличива­ет обратный ток диода.