Вопрос 2

Интегральный диод.

В схемотехнике АИС диоды считаются пассивными элементами с нелинейной ВАХ. Падение напряжения на диодах составляет 0,6 - 0,9 В и является функцией величины тока через диод.

Идеальный диод моделируется уравнениями ВАХ: ( * )

которые выглядят в графической форме так:

I I_max I

эксперимент аппроксимация

I₀ U I₀ U_д.гр U_д U

Величина I₀ может составлять от 10^-18 до 10^-15 А/cм², и зависит от площади р-n-перехода и градиента концентраций.

В интегральной биполярной структуре возможно использовать в качестве диода

любой р-n-переход: Б-Э, Б-К, переход К-П – паразитный.

Возможны следующие виды реализации диодов:

1 2 3 4 5 6

Лучший вариант - схема №1: паразитное сопротивление минимально и составляет единицы Ом, отсутствует эффект подложки.

Недостатки - низкое пробивное напряжение 6-9 В

Полная эквивалентная схема ИД и схемы реализации диода №1 :

К А

r_K I_П

П  катод анод r_Б r_K

I_КД

Б

r_Б I_ЭД

Э К

В схемотехнике АИС важным параметром является дифференциальное сопротивление диода,учитывающее нелинейность ВАХ прибора:

r_Д/r₀, R_Д/R₀ (пост.ток - - - ) r_Д/r₀, R_Д/R₀

. R_Д/R₀

1 1

-1 0 1 2 3 5 I/I₀ -1 0 1 2 3 U/_T

После диференцирования уравнений идеальной ВАХ диода (*) получаем:

В аналоговой схемотехнике чаще используется не дифференциальное сопротивление, а величина, обратная ему: динамическая прямая проводимость или крутизна

Температурная зависимость параметров интегрального диода учитывается при помощи эмпирически определяемого коэффициента, температурного коэффициента напряжения -ТКН

T- температурный диапазон, U_Д⁰ - падение напряжения на диоде при комнатной температуре. Величина ТКН для кремниевых р-n -переходов типа Б-Э составляет примерно 2 мВ/град. Отметим здесь, что изменение падения напряжения на резисторе и на диоде примерно одинаково по величине, но противоположно по знаку, на этом основано большинство схемотехнических приемов термокомпенсации изменения напряжения или токов в узлах схемы.Некоторые схемы на диодах. Диодные цепи могут реализовывать функции выпрямления, ограничения напряжения, стабилизации.

Выпрямление.

Е ~ R_н U_н

t

~

Пример каскадного соединения U₁

дифференцирующей цепочки U_вх U_вых

и выпрямителя

Ограничители напряжения.

Вх вых U_вых5,6 (5.8) В - ограничение для входов КМДП-

схем

+5 В U_вх> -70 В (пробой в дискретных диодах)

U_вых0.8 В, двусторонний ограничитель.

U_вых

+0,8 t

-0,8