Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Электрические свойства. ВАХ селеновой выпрямительной пластины представлена на рис. 3.43. Максимально допустимая плотность тока в прямом нацравлеиии для селеновых выпрямителей разных серий не превосходит 100 мА/смк, что на три порядка меньше по сравнению с кремниевыми и германневыми диодами. Именно поэтому для выпрямления больших токов приходится соединять селеновые выпрямительные пластины параллельно даже прн наличии пластин большой площади. Максимальное прямое напряжение на одной селеновой выпрямительной пластине 0,45...0,75 В (для разных групп). Но в связи с тем что максимально допустимое обратное напряжение селеновых выпрямительных пластин ие превосходит 50 В, для аыпрям- леиия больших напряжений необходимо соединять последовательно большое число пластин.
При этом прямое напряжение на селеновом выпрямительном столбе возрастает во столько раз, сколько пластин соединено последовательно. Большая барьерная емкость селеновых выпрямителей при относительно малой допустимой плотности прямого тока ограничивает нх применение при повышенных частотах. Параметры селеновых выпрямителей изменяются со временем как при хранении, так и при работе. Длительное хранение приводит к возрастанию обратного тока. Этот процесс, известный под названием расформавки, вызван диффузией галоидов и некоторым изменением химического состава полупроводника. Расформовка, как правило, процесс обратимый. После подачи на выпрямитель обратного или переменного напряжения обратный ток уменьшаегся со временем, достигая номинального значения в течение 2...3 мнн.
Необратимое возрастание прямого напряжения на селеновых выпрямителях, называемое старением, при хранении незначительно, но ускоряется при эксплуатации. Процесс старения связан с увелнче- / л пнем сопротивления слоя селена вследствие обеднения его галогенными примесями. а также с увеличением сопротивления омнческого перехода между селеном и алюминиевым электродом. Интенсивность этих процессов возрастает с повышением температуры, что и определяет верхний предел диапазона лл рабочих температур селеновых выпрямителей, который составляет для разных серий выпрямителей 75 ... ... 125'С. Таким образом, по многим пара- 4 метрам н свойствам селеновые поли- 343 кристаллические выпрямители зна- ' '„„' ь,. в „, чнтельно уступают монокристаллическнм кремниевым и германиевым выпрямительным диодам.
Однако применение селеновых выпрямителей в различных установках остается широким, а промышленный выпуск различных типов селеновых выпрямителей не снижается. Вызвано это, во-первых, простотой технологии изготовления селеновых выпрямителей н, следовательно, низкой их себестоимостью. Во-вторых, положительной особенностью селеновых выпрямителей является их способность выдерживать значительные кратковременные перегрузки по току и напряжению и быстро восстанавливать свои свойства после пробоя.
Тепловой пробой происходит прн шнуроаании тока с резким увеличением плотности обратного ыу тока в месте пробоя. Из-за увеличения удельной выделяющейся мощности в месте пробоя происходит расплавление селеиа, который затем при быстром охлаждении переходит в аморфное состояние. Удельное сопротивление аморфного селеиа иа несколько порядков выше, чем кристаллического.
В результате пробитое место выпрямительной пластины оказывается изолированным, происходит «самозалечнвание» места пробоя. й 2.2К ИМПУЛЬСИЫй ДИОДЫ Импульсный пвлупроводннковмй днод — вто полупроводянкоамй днод, нмекгпхнй надув длительность переходных процессов н преднавначенпьхй для прпмененнн в нмпульсных режнмах работы. Основное назначение импульсных диодов — работа в качестве коммутирующих элементов электронных вычислительных машин. Кроме того, импульсные диоды широко применяют в радиоэлектронике для детектирования высокочастотных сигналов и для других целей.
Условия работы импульсных диодов обычно соответствуют высокому уровню ннжекцин, т. е. относительно большим прямым токам. Поэтому свойства и параметры импульсных диодов определяются переходными процессами, рассмотренными в $3.18. Рнс. 3.44. Осциллограммы токов и напряжений импульсного анода прн его работе в схемах с генератором напряженая (о) н с генератором тока (б) При переключении диода с прямого направления иа обратное в начальный момент времени через диод идет большой обратный ток, ограниченный в основном объемным сопротивлением базы (при идеальном генераторе напряжения). С течением времени накопленные в базе иеосиовиые носители заряда рекомбииируют или уходят из базы через р-п-переход, после чего обратный ток уменьшается до своего стационарного значения (рис. 3.44, а).
Переход- )48 ный процесс, в течение которого обратное сопротивление полупроводникового диода восстанавливается до постоянного значения после быстрого переключения с прямого направления иа обратное, называют восстановлением обратного сопротивления диода. Соответственно одним из основных параметров импульсного диода является время восстановления обратного сопротивления (,, равное интервалу времени от момента прохождения тока через нуль после переключения диода с заданного прямого тока в состояние заданного обратного напряжения до момента достижения обратным током заданного низкого значения. По значению этого параметра все импульсные диоды подразделяют на шесть групп, характеризующихся временем восстановления обратного сопротивления более 500 ис, 150...500, 30...!50, 5...30, !...5 и менее ! ис.
При пропускании импульса тока в прямом направлении через диод наблюдается выброс напряжения в первый момент после включения (рис. 3.44, б). Вызвано это повышенным падением напряжения до тех пор, пока ие произойдет накопление неосиовиых носителей заряда в базе диода в результате иижекции и не уменьшится объемное сопротивление базы. Переходный процесс, в течение которого прямое сопротивление полупроводникового диода устанавливается до постоянного значения после быстрого включения диода в прямом направлении, называют установлением прямого сопротивления диода.
Соответственно следующим специфическим параметром импульсного диода является время установления прямого напряжения диода (теы равное интервалу времени от момента подачи импульса прямого тока на диод (при нулевом начальном напряжении смещения) до достижения заданного значения прямою напряжения на диоде.
Эначения этих параметров ((, н (т„) зависят от структуры диода, от времени жизни неосиовных носителей заряда в базе диода, а также от условий измерения. Так, прн увеличении прямого тока, проходящего через диод до переключения иа обратное напряжение, время восстановления обратного сопротивления увеличивается, что вызвано необходимостью рассасывания большего количества накопленных в базе неосновных носителей заряда. При увеличении обратного напряжения по абсолютному значению время восстановления обратного сопротивления уменьшается, т. е.
обратное напряжение способствует процессу рассасывания неосиовиых носителей заряда из базы диода. Однако если выброс обратного тока при переключении диода вызван перезарядкой барьерной емкости (см. $ 3.18), то время перезарядки возрастает с увеличением обратного напряжения, что соответствует увеличению времени восстановления обратного сопротивления диода. Одной нз первых была разработана конструкция точечного импульсного диода (рис.
3.45). Точечный диод состоит из кристалла германия, припаянного к кристаллодержателю, контактного электрода в виде тонкой проволоки и стеклянного баллона. Точечный р-и-переход в таких диодах может быть сформиро- !49 ван с помощью импульса тока, при прохождении которого выделяющаяся мощность разогревает область полупроводника под точечным контактом, а тип электропроводности этой проконтактной области изменяется из-за внедрения примесных ионов.
Такой метод (метод электроформовки) дает возможность получить полусферический р-и-переход с радиусом около 20 мкм и с малым временем жизни неосновных носителей заряда в базе под переходом. Другой метод отличается тем, что прн прохождении импульса тока происходит приварка проволоки к полупроводнику с образованием аналогичного р-п-перехода. с(г = Š— т. ял вид ' Полное сопротивление кристалла полупроводника толщиной Ь под точечным переходом есть сумма сопротивлений полусферических слоев.
Если удельное сопротивление е считать постоянным, то ги — е гид е л! 5 2 лаз е Ха ь Рис. 345. Конструкиня одного иэ импульсных точечных дио- дов: à — выводы; р — стеклянный баллон, 3 — кристалл германна; 4 — электрод на тонкой проволоки В связи с малым временем жизни неосновных носителей заряда время восстановления обратного сопротивления точечных диодов значительно меньше, чем плоскостных выпрямительных диодов. Барьерная емкость точечного р-н-перехода мала из-за малой площади этого перехода.
Поэтому точечные диоды сохраняют выпрямительные свойства до десятков мегагерц. Особенностью точечных диодов является большое сопротивление базы, которое определяется в этих диодах сопротивлением растекания г„т. е. сопротивлением области полупроводника, расположенной вблизи точечного р-л-перехода, где сгущаются линии тока. Так как сопротивление растекания необходимо учитывать и в других структурах различных полупроводниковых приборов, то представляет интерес вывод общей формулы для этого сопротивления. Определим сопротивление кристалла полупроводника под полусферическим р-л-переходом или под любым другим полусферическим электрическим переходом с радиусом а (рис. 3.46). Сопротивление полусферического слоя полупроводника толщиной дЯ на расстоянии Я от центра сферы 1зе Если радиус а значительно меньше толщины кристалла Ь (в точечных диодах а = 6...20 мкм, Ь = 200 мкм), то, пренебрегая значением !/Ь, получим г, ж е/(2па).
Для получения достаточно больших значений пробивного напряжения р-н-перехода исходный полупроводниковый материал должен иметь большое удельное сопротивление. Но при этом будет велико и сопротивление растекания (сопротивление базы точечного диода), что приведет к увеличению прямого напряжения на диоде.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
