Імпульсні діоди

Імпульсний напівпровідниковий діод – це прилад, який застосовується для роботи в імпульсних режимах. Робота таких діодів відбувається при великих сигналах. При переключенні діодів з прямої напруги на зворотну в початковий момент часу можна спостерігати великий зворотний струм, який обмежується тільки послідовно ввімкненим опором бази. Інжектовані носії заряду із емітера в базу при прямому включенні повинні перейти в інший напівпровідник, або рекомбінувати в базі. Для цих процесів потрібний час, тому після переключення зворотний струм буде набагато більше зворотного струму насичення і для імпульсних діодів додатково вводиться параметр - час відновлення зворотного струму насичення, це час який проходить від початку переключення діодів до часу встановлення зворотного струму насичення. Якщо на діод подається імпульс струму, то струм миттєво змінитися не може до того часу, поки не відбудеться накопичення збиткових носіїв заряду в області бази. Виходячи з цього передній фронт імпульсу струму буде залежати від швидкості накопичення збиткових носіїв заряду і буде мати не прямокутну форму. В залежності від часу відновлення зворотного струму імпульсні діоди діляться на дві групи:

Рисунок 10 Перехідні процеси та еквівалентна схема імпульсного діода і позначення діода Шоткі

1. швидкісні, час відновлення: 0,1мкс <t_відн.<0,1мс

2. надшвидкісні: t_відн.<0,1мкс

Швидкісні діоди виготовляють із кремнію і час відновлення визначається перехідними процесами заряду і перезаряду ємності переходу.

Надшвидкісні виготовляються із переходом Шоткі, це пов’язано з тим, що такий діод має гетеро перехід, малу ємність (менше 1 nФ) переходу, тут не відбувається накопичення заряду, якому необхідно потім рекомбінувати або перейти із бази в інший провідник. Діоди із переходом Шоткі можуть працювати на частотах більше 1 мГц, мають зворотну напругу до 50 В і прямий імпульсний струм до 10 А.

Стабілітрони

При лавинному і тунельному пробоях p-n-переходу на зворотній ділянці вольт-амперної характеристики отримують ділянку вольт-амперної характеристики, у якої при зміні струму в деяких межах напруга практично залишається незмінною. Це використовується в діодах спеціального призначення, які отримали назву опорних діодів Зенера, або стабілітронів. У низьковольтних стабілітронів (до 6В) застосовується тунельний або змішаний пробої. Стабілітрони виготовляють із сильно легованого кремнію для того, щоб товщина p-n-переходу була якомога меншою. В результаті відбувається зміщення енергетичних рівнів напівпровідника і розщеплення енергетичних рівнів домішок так, що вони будуть знаходитися безпосередньо на рівні зони провідності, і при напрузі порядку (1–5)В відбувається тунельний пробій. У стабілітронів з напругою більше 6В відбувається лавинний пробій. Ці стабілітрони виготовляються із слабо легованого кремнію і

Рисунок 11 Вольт-амперна характеристика опорного діода та його позначення на схемах

при збільшенні зворотної напруги зростає напруженість електричного поля p-n-переходів, що дає можливість вільному електрону отримати енергію достатню для іонізації. При цьому наступає лавинний процес розмноження носіїв заряду. На початку цього процесу виникають шуми і для нормальної роботи стабілітрона необхідно збільшити струм для знешкодження шумів.

Основні параметри стабілітронів:

1. мінімальний і максимальний струми стабілізації

мінімальний (1–10)мА максимальний 50мA – 2000мA

2. напруга стабілізації

мінімальна 1В максимальна до 1000В

3. диференційний опір стабілітрона, який визначає якість стабілітрона. Чим менше диференційний опір, тим краще стабілітрон.

R_диф. = 0,1 Ом – 200 Ом