Физические основы микроэлектроники; Электроника; Флеров А.Н., 2015

Лекция 7, тезисы

Стабистор

Полупроводниковый стабистор - это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области прямого смещения слабо зависит от тока в заданном его диапазоне и который предназначен для стабилизации напряжения.

Рис. 7.1 ВАХ стабистора

Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации, определяемое прямым падением напряжения на диоде, и составляет примерно 0,7 В.

Последовательное соединение двух или трех стабисторов дает возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации, 1,4В и 2,1В.

Стабистор представляют собой единый прибор с последователь­ным соединением отдельных элементов (единичных стабисторов).

Импульсные диоды

Импульсный полупроводниковый диод — это полупроводниковый прибор, имеющий малую длительность переходных процессов и предназначенный для применения в импульсных режимах работы.

- с p-n переходом;

- с переходом Шоттки.

Основное назначение импульсных диодов - работа в качестве, коммутирующих элементов электронных схем, а также импульсные диоды широко применяют в радиоэлектронике для детектирования высокочастотных сигналов.

Условия работы импульсных диодов обычно соответствуют высокому уровню инжекции, т. е. относительно большим прямым токам.

Свойства и параметры импульсных диодов определяются переходными процессами.

Физика работы импульсного диода с p-n переходом

При включении диода в прямом направлении через него течет большой диффузионный ток, ограниченный резистором Rн.

При этом в базе накапливается объемный заряд неосновных носителей, связанный с инерционностью движения неравновесных зарядов.

в)

Рис.7.2 Схема включения (а) и переходные процессы (б) в импульсном диоде с p-n переходом; образование объемного заряда (в)

При переключении диода с прямого направления на обратное, в начальный момент времени, через диод идет большой обратный ток, ограниченный в основном объемным сопротивлением базы, обусловленный рассасывания неосновных носителей в базе.

С течением времени накопленный заряд в базе диода рассасывается (неосновные носители в базе рекомбинируют или уходят из базы через р-n переход, после чего обратный ток уменьшается до своего стационарного значения.

Переходный процесс, в течение которого обратное сопротивление полупроводникового диода восстанавливается до постоянного значения после быстрого переключения с прямого направления на обратное, называют восстановлением обратного сопротивления диода.

Время восстановления обратного сопротивления диода – основной параметр импульсного диода.

Первые импульсные диоды – точечные диоды, сейчас вытеснены диодами изготовленными методом эпитаксиального наращивания.

Диод Шоттки

Диод Шоттки — это полупроводниковый прибор, выпрямительные свойства которого основаны на использовании выпрямляющего электрического перехода между ме­таллом и полупроводником

Для диода, рассмотренного выше, основным физическим процессом, ограничивающим быстродействие, оказывался процесс накопления и рассасывания не­основных носителей заряда в базе диода.

Существует и другой фактор (физический про­цесс) ограничивающий быстродействие диодов с p-n переходом - это перезаряд барьерной емкости, который имел в рассмотренном выше диоде второстепенное значение.

Использование выпрямляющего перехода Шоттки, т. е. вы­прямляющего

электрического перехода, образованного в результате контакта между металлом и полупроводником позволило повысить быстродействие импульсных диодов.

Отличие перехо­да Шоттки в том, что высота потенциального барьера для электронов и дырок может существенно отличаться.

Поэтому при вклю­чении выпрямляющего перехода Шоттки в прямом направлении прямой ток возникает благодаря движению основных носителей заряда из полупроводника в металл, а носители другого знака (неос­новные для полупроводника) практически не могут перейти из ме­талла в полупроводник из-за высокого для них потенциального барьера на переходе.

Таким образом, не происходит накопления неосновных носителей в базе у выпрямляющего перехода Шоттки.

Таким образом, на основе выпрямляющего перехода Шоттки мо­гут быть созданы выпрямительные, импульсные и сверхвысоко­частотные полупроводниковые диоды, отличающиеся от диодов с p-n переходом лучшим быстродействием.

Переход Шотки целесообразно создавать на кристалле п/п n - типа т.к. подвиж­ность электронов больше подвижности дырок.