Электрические параметры некоторых типов выпрямительных

диодов при 25⁰С

2.2. Высокочастотные и сверхвысокочастотные диоды

Высокочастотные и сверхвысокочастотные диодыприменяются для детектирования (выпрямления токов высокой частоты), модуляции, преобразования частоты, а также в маломощных выпрямителях и измерительных схемах, т. е. по назначению они являются универсальными.

В высокочастотных (ВЧ) диодах используются точечные и микросплавные p-n-переходы. Так как площадь p-n-перехода у этих диодов мала, то ВЧ диоды имеют значительно меньшую максимально допустимую мощность по сравнению с плоскостными диодами, допускают меньшие выпрямленные токи и обратные напряжения. Обратное напряжение ВЧ диодов не превышает 200 В, а прямой ток – 100 мА.

Поскольку ВЧ диоды по своему назначению являются универсальными, то в справочниках на них приводятся такие же электрические параметры, как и на выпрямительные диоды. Дополнительно приводятся параметры, характеризующие их частотные свойства: Сд – ёмкость p-n-перехода; rд– дифференциальное сопротивление, определяемое на рабочем участке прямой ветви вольт-амперной характеристики; fmax – максимальная рабочая частота.

Сверхвысокочастотные диоды – точечные диоды, изготовленные на основе низкоомных полупроводников, имеющих малое время жизни носителей. Радиус точечного контакта p-n-перехода не превышает 2…3 микрона, обратное пробивное напряжение составляет величину порядка 3…5 В, конструктивное исполнение коаксиальное или волноводное.

Импульсные диоды

Импульсные диодыпредназначены 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 токможет превышать на порядокустановившееся 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.

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки – этодиоды 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.