Импульсные диоды. Основные параметры, характеризующие работу в импульсном режиме.

Импульсный диод — диод, использующий малую длительность переходных процессов и предназначенный для работы в импульсных схемах.

Назначение – работа в качестве коммутирующих элементов электронных схем, детектирования ВЧ сигналов и д.р.

Положительный импульс диод пропускает без искажений и при прямом напряжении через диод проходит большой ток. При смене полярности входного напряжении на отрицательный диод запирается, но не сразу, в начале происходит резкое увеличение обратного токаIm.max., затем, после рассасывания, неравновесных носителей восстанавливается высокое сопротивление p-n перехода, и диод запирается. Данный тип диодов применяют в импульсных ключевых схемах с малым временным переключением. Б) В момент включения импульса прямого тока, сопротивление базы диода определяется равновесной концентрацией носителей заряда, и на диоде происходит максимальное падение напряжения Uпр. Макс. По мере увеличения инжектированных носителей в базе, сопротивление в базе падает, что приводит к уменьшению падения напряжения до установившегося значения Uпр. Уст. При выключении Iпр, падение на Rбазы станет =0, и Uна диоде скачком уменьшится до значения Uост. Инжектированные носители рекомбинируют и Uна диоде уменьшается.

К основным параметрам импульсных диодов относятся в первую очередь их частотно-временные характеристики (время прямого и обратного восстановления, граничная рабочая частота, эффективное время жизни носителей зарядов и т.п.), а также характеристики допустимой амплитуды и мощности сигналов (максимальный прямой ток, максимальное обратное напряжение и т.п.)

Рис.2. Переходные процессы в импульсных диодах: а – зависимость тока при переключении напряжения с прямого на обратное, б – зависимость напряжения при прохождении через диод импульса прямого тока

К специфическим параметрам импульсных диодов относятся:

– время восстановления Tвосст– это интервал времени между моментом переключения напряжения на диоде с прямого на обратное и моментом, когда обратный ток уменьшится до заданного значения (рис 2, а),

– время установления Tуст – это интервал времени между началом протекания через диод прямого тока заданной величины и моментом, когда напряжение на диоде достигнет 1, 2 установившегося значения (рис 2, б),

– максимальный ток восстановления Iобр.имп.макс., равный наибольшему значению обратного тока через диод после переключения напряжения с прямого на обратное (рис 2, а).
24. Принцип действия, характеристики и параметры ТД. Расчет основных параметров ТД.

ТД – диод, принцип действия которого основан на явлении туннельного эффекта в p-n переходе, образованного вырожденными полупроводниками.

Обычные диоды при увеличении прямого напряжения монотонно увеличивают пропускаемый ток. В туннельном диоде квантово-механическое туннелированиеэлектронов добавляет горб в вольтамперную характеристику, при этом, из-за высокой степени легирования p и n областей, напряжение пробоя уменьшается практически до нуля. Туннельный эффект позволяет электронам преодолеть энергетический барьер в зоне перехода с шириной 50..150 Å при таких напряжениях, когда зона проводимости в n-области имеет равные энергетические уровни с валентной зоной р-области.

К основным параметрам туннельных диодов относятся:

Пиковый ток – значение прямого тока в точке максимума вольт-амперной характеристики;

Ток впадины – значение прямого тока в точке минимума вольт-амперной характеристики;

Отношение токов – (для туннельных диодов из отношение , для германиевых);

Напряжение пика – значение прямого напряжения, соответствующее пиковому току;

Напряжение впадины – значение прямого напряжения, соответствующее току впадины;

Напряжение раствора – значение прямого напряжения на второй восходящей ветви, при котором ток равен пиковому току.

Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды, изготовляемые на основе полупроводника с концентрациями примесей в р- и n - областях диода, меньших, чем в туннельных, но больших, чем в обычных выпрямительных диодах.

Вольт-амперная характеристика обращенного диода представлена на рис. 2.28.

Прямая ветвь ВАХ обращенного диода аналогична прямой ветви обычного выпрямительного диода, а обратная ветвь аналогична обратной ветви ВАХ туннельного диода, т.к. при обратных напряжениях происходит туннельный переход электронов из валентной зоны р-области в зону проводимости n-области и при малых обратных напряжениях (десятки милливольт) обратные токи оказываются большими. Таким образом, обращенные диоды обладают выпрямляющим эффектом, но проводящее направление в них соответствует обратному включению, а запирающее – прямому включению. Благодаря этому их можно использовать в детекторах и смесителях на СВЧ в качестве переключателей.