2.3. Импульсные диоды

Импульсные диоды предназначены для преимущественной работы в импульсных устройствах. Они должны обладать малой инерционностью при переключении из закрытого состояния в открытое и обратно.

При подаче прямого напряжения через диод протекает прямой ток (рис. 2.2, а). Однако прямое напряжение устанавливается не сразу и имеет сначала большую величину, а затем, снижаясь, достигает установившегося значения. Уменьшение напряжения на диоде связано с постепенным накоплением носителей заряда в базе и, следовательно, с уменьшением сопротивления диода. Время, в течение которого напряжение на диоде спадает от максимального до 1,2 от установившегося значения, называется временем установления прямого сопротивления диода и обозначается τпр.

Временные диаграммы тока диода при его запирании изображены на рис. 2.2, б. Сразу после переключения в течение некоторого времени через диод протекает значительный по величине обратный ток.

Рис. 2.2. Временные диаграммы токов и напряжений импульсного диода: а – при отпирании; б – при запирании

Максимальное значение этого тока называется максимальным током восстановления – Iв.max. Этот ток может превышать на порядок установившееся значение обратного тока. Возникновение броска обратного тока обусловлено рассасыванием накопленных в базе диода неосновных носителей заряда, которые втягиваются полем обратно смещённого p-n-перехода в область эмиттера. По мере рассасывания концентрация носителей в базе уменьшается, и обратный ток снижается до установившегося значения.

Отрезок времени от момента, когда ток через диод равен нулю, до момента, когда обратный ток уменьшается до заданного уровня, называется временем восстановления обратного сопротивления диода τобр.

Электрические параметры и предельные режимы работы импульсных диодов определяются физическими свойствами полупроводников, на основе которых они изготовлены, конструктивными особенностями и технологией изготовления.

2.4. Диоды Шоттки

Диоды Шоттки – это диоды на так называемых горячих электронах, в которых используется выпрямляющий контакт металл – полупроводник.

Основой диода является низкоомная (с высоким содержанием примесей) пластинка кремния n⁺-типа, на которой методом эпитаксиального наращивания получается тонкий слой (1 – 1,5 мк) высокоомного кремния n-типа с малой концентрацией примесей (~10^-17 см^-1). На поверхность плёнки методом вакуумного напыления наносится слой металла (молибдена, золота, платины, алюминия). Структура p-n-перехода диода Шоттки показана на рис. 2.3, а.

При подаче на диод внешнего прямого напряжения почти всё оно падает на высокоомной плёнке, напряженность электрического поля E в которой достигает величины порядка 10⁶ В/см. В результате электроны «разогреваются», то есть приобретают дополнительную энергию, поэтому большее количество электронов преодолевает потенциальный барьер металл – полупроводник и переходит в металлический слой. В результате при одном и том же прямом напряжении ток диода Шоттки (рис. 2.3, кривая 1) значительно больше, чем ток через обычный выпрямительный диод той же мощности (рис. 2.3, кривая 2), а при одной и той же величине тока прямое напряжение на диоде Шоттки значительно меньше, как показано на рис. 2.3, б).

а) б)

Рис. 2.3. Диод Шоттки: а – структура p-n-перехода; б – вольт-амперная характеристика

Диоды Шоттки применяются в схемах выпрямителей, существенно увеличивая КПД низковольтных источников питания при больших токах нагрузки, в качестве высокочастотных и импульсных диодов, а также в аналоговой электронике в качестве логарифмирующих элементов.