Высокочастотные и импульсные диоды

Этот тип диодов также использует вентильный эффект и представляет собой маломощные приборы, работающие на высоких частотах или в быстродействующих импульсных схемах. Для импульсных диодов существенна инерционность — длительность процессов при переходе диода из открытого состояния в закрытое и обратно. Инерционность полупроводниковых диодов связана с накоплением неравновесных носителей заряда вблизи р-п-перехода и с величиной их барьерной емкости. Для уменьшения инерционности диодов необходимо уменьшать значение барьерной емкости и время жизни неравновесных носителей заряда. Поэтому главными признаками, отличающие высокочастотные и импульсные диоды от других диодов, — это малое время жизни неравновесных зарядов и малая площадь р-п-перехода.

Основные электрические параметры высокочастотных и импульсных диодов можно разбить на две группы. Параметры первой группы связаны с вентильным эффектом, и они аналогичны параметрам выпрямительных диодов. Параметров второй группы характеризуют инерционные свойства диодов:

• • емкость диода С_л — емкость между выводами диода при заданном смещении (в современных диодах от долей пФ до нескольких пФ);
• • А>р имп _Макс ^— максимально допустимый импульсный ток через диод, при котором обеспечивается заданная надежность диода при длительной работе;
• • имп макс ^— максимальное импульсное прямое напряжение;
• • ?_вособр — время восстановления обратного сопротивления диода — отрезок времени от момента прохождения тока через нуль при переключении диода с прямого тока на импульсное обратное напряжение до момента, когда обратный ток диода уменьшается до заданного уровня (?_восо6р составляет время от долей нс до долей мкс).

Стабилитроны. Этот тип диодов предназначен для стабилизации постоянного напряжения. Они работают в режиме электрического пробоя, который наблюдается при обратном смещении диода. Используемые в стабилитронах материалы имеют высокую концентрацию примесей, благодаря этому при относительно небольших обратных напряжениях в р-я-переходе возникает электрический пробой. На участке пробоя при незначительном изменении напряжения ток изменяется в очень широких пределах (рис. 2.14, а).

Рис. 2.14. Характеристики и условные графические обозначения стабилитрона (а), варикапа (б) и туннельного диода (в).

Основные электрические параметры стабилитронов:

• • U_CT — номинальное напряжение стабилизации при заданном токе (см. рис. 2.14, а), которое колеблется от нескольких до десятков вольт;
• • /_м«н. Лике ^— минимальный и максимальный токи стабилизации;
• • г_л — дифференциальное сопротивление при заданном токе;
• • Р_макс — максимально допустимая рассеиваемая мощность;
• • температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилизации (выражается в К '): ТКН = AU_CT/(U_crAT), где AU_CT — отклонение напряжения от номинального значения U_CT при изменении температуры в интервале АТ.

Варикапы. В параграфе 2.2 было установлено, что обратно смещенный р-п-переход обладает емкостными свойствами. При этом значение зарядной емкости зависит от прикладываемого к переходу напряжения, что позволяет применять обратно смещенный переход в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. Такой элемент называют варикапом. Форма вольт-кулонной характеристики приведена на рис. 2.14, б.

Основные электрические параметры варикапов:

• • С_ном — номинальная емкость варикапа — емкость при номинальном напряжении смещения;
• • С_шкс — максимальная емкость варикапа при заданном минимальном напряжении смещения;
• • С_тш — минимальная емкость варикапа при заданном максимальном напряжении смещения;
• • К_с — коэффициент перекрытия по емкости, используемый для оценки нелинейности зависимости С = f (U) и равный отношению емкостей варикапа при двух заданных значениях обратного напряжения (К_с = 2 + 20);

• • <2,_IOM — номинальная добротность варикапа — отношение его реактивной мощности к активной мощности при номинальном напряжении смещения на заданной частоте. Реактивная мощность представляет собой мощность, создаваемую реактивным сопротивлением (емкостью) варикапа, активная мощность — это мощность потерь, выделяемая на его активном сопротивлении;
• • К_т — температурный коэффициент емкости — относительное изменение емкости варикапа при заданном напряжении смещения при изменении температуры окружающей среды на 1 °C в заданном интервале температур.