Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 36
Текст из файла (страница 36)
В зависимости от площади р-а-перехода и конструктивного оформления стабилитроны могут иметь максимально допустимые мощности от десятых долей до 50 Вт. Электронно-дырочные переходы при изготовлении стабилитроиов формируют методами вплавлеиия и диффузии примесей. При вплавлении или при диффузии одной и той же примеси с двух сторон кристалла кремния можно сформировать одновременно два р-а-перехода, которые при подаче напряжения иа крайние области структуры окажутся включенными встречно.
Так изготовляют стабилитроны с симметричной ВАХ вЂ” дауханодиые стабилитроны, предназначенные для применения в схемах стабилизации напряжения разной полярности и для защиты различных элементов электрических цепей от перенапряжений обеих полярностей. б з.зб. стдбттсторйт Полупроводннновмй стабнсгор — ато полупроводннвввмй дяов. напряженне на котором в областн прямого смещення слабо завнснг от сова в заданном его днапазоне н который предназначен для сгабплнзаннн напряження. Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитроиами является меньшее напряжение стабилизации, определяемое прямым падением напряжения на диоде, и составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или трех стабисторов дает возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации.
Некоторые типы стабисторов представляют собой единый прибор с последовательным соединением отдельных элементов. Стабисторы имеют отрицательный температурный коэффициент напряжения стабилизации, т. е. напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры. Связано это, во-первых, с уменьшением высоты потенциального барьера на р-л-переходе при увеличении температуры (см. $ 2.!) и, во-вторых, с перераспределением носителей заряда по энергиям, что с увеличением температуры приводит к переходу через потенциальный барьер большего числа носителей. В связи с отрицательным температурным коэффициентом напряженна стабилизации и нелннейностью ВАХ, которая обеспечивает стабилизацию напряжения, стабисторы используют для температурной компенсации стабилитронов с положительным температурным коэффициентом напряжения стабилизации.
Для этого последовательно со стабилитроном необходимо соединить адин или несколько стабисторов. Основная часть стабисторов — это кремниевые диоды, отличающиеся от обычных выпрямнтельных диодов тем, что р-л-переходы для стабисторов формируют в низкоомиом кремнии. Это необходимо для получения меньшего объемного сопротивления базы и соответственно меньшего дифференциального сопротивления стабистора. Сопротивление базы может влиять иа значение дифференциального сопротивления стабистора, так как его р-л-переход при работе смещен в прямом направлении и имеет малое сопротивление. Из-за малого удельного сопротивления исходного кремния толщина р-л-перехода и пробивное напряжение стабисторов оказываются очень малыми, но стабисторы предназначены для работы при прямом включении. Обратное напряжение на них может оказаться юлько во время переходных процессов в тои или иной схеме.
Максимально допустимое обратное напряжение при переходных процессах обычно не превышает для стабисторов нескольких вольт. Кроме кремниевых стабисторов промышленность выпускает и селеновые поликристаллические стабисторы, которые отличаются простотой изготовления, а значит, меньшей сюимостью. Однако мц селеновые стабисторы имеют меньший гарантированный срок службы ()000 ч) и узкий диапазон рабочих температур ( — 25...+ 60'С) . н значение температурного коэффициента спектральной плотности шума могут быть различными при разных постоянных токах, при которых производят измерение ТК 5 шумового диода.
й хат. шумовые диоды Полупровомгнковый шумовой диод — вто полупроводниковый прибор, являющийся источнниом шума с заданной спеитральной плотностью в определенном диапазоне частот. В начальной стадии лавинного пробоя, как отмечено в $3.25, процесс ударной ионизации оказывается неустойчивым: ударная ионизация возникает, срывается, возникает вновь в тех местах р-п-перехода, где оказывается в данный момент достаточная напряженность электрического поля.
Результатом случайной неравномерности генерации новых носителей заряда при ударной ионизации являются шумы, которые характерны для определенного диапазона токов (см. рис. 3.54). При работе таких, например, приборов, как стабилнтроны, шумы — явление вредное. Именно поэтому диапазон токов, соответствующий шумам, исключают из диапазона рабочих токов стабилитронов. Однако для различных измерений в радиотехнике нужны генераторы шумовых напряжений. Таким образом, в качестве генератора шумовых напряжений можно использовать диод в диапазоне обратных токов от минимального /„р,е м до максимального )т е,„пробивного тока, где наблюдается наибольшая интенсивность электрических флуктуаций.
Так, для шумовых диодов КГ40(А...КГ40!В этот диапазон соответствует значениям токов !О мкА...! мА. Основными параметрами шумовых диодов являются спектральная плотность шума 5 — эффективное значение напряжения шума, отнесенное к ! Гц, прн заданном токе пробоя, а также граничная частота равномерности спектра )„р — наибольшая частота спектра, при которой удовлетворяется в сторону отрицательного отклонения заданное требование по неравномерности спектральной плотности шума (при заданном токе пробоя). Одним из справочных параметров шумовых диодов является средний температурный коэффициент спектральной плотности шума ТК 5 — отношение относительного изменения спектральной плотности шума в заданном диапазоне рабочих температур к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном токе: Обратный ток, предшествующий лавинному пробою, и пробивное напряжение при лавинном пробое увеличиваются с ростом температуры.
В результате участок ВАХ, соответствующий наибольшей интенсивности шумов, смещается с изменением температуры в область больших токов и напряжений. Поэтому знак 177 Ез.и. лдвиннО пРОлетные АИО)(Ы Лавинно-пролетный диод — вто полупроводниковый диод, работающий в режиме лавинного размножения носителей заряда при обратном смещении илектрнчесного перехода н предназначенный для гепераннн сверхвысокочастотпык колебаний. Генерация электромагнитных СВЧ-колебаний может возникать в диодах с различной структурой. В качестве примера рассмотрим процессы, происходящие в структуре р+-и-и+ при обратном напряжении, имеющем постоянную и переменную составляющие.
Когда суммарное напряжение превышает пробивное, начинается ударная ионизация — лавинный пробой. Пары электрон — дырка, генерируемые в узкой части р-и-перехода р+ и Е Елрэб рйр р й) у) Рнс. 3.57. Структура лаиннно-пролетного диода (о), распределение напряженности электрического поля по структуре (б) н положение рабочей точки (ностонпного сме- щения) иа ВАХ (е) вблизи металлургической границы, где напряженность электрического поля достаточна для ударной ионизации, разделяются полем (рис. 3.57). Ток, вызванный движением новых носителей заряда, проходит до тех пор, пока эти носители на выйдут из р-п-перехода.
За время пролета носителей заряда через переход (в нашем примере — электронов) напряжение иа диоде может успеть уменьшиться, если частота переменной составляющей будет большой. Таким образом, из-за конечного времени пролета носителей появляется фазовый сдвиг между проходящим через диод током и приложенным к этому диоду переменным напряжением высокой частоты. Фазовый сдвиг между током и напряжением определяется не только временем пролета, но и инерционностью процесса 177 развития лавины прн ударной ионизации. Действительно, момент времени приобретения носителем заряда достаточной для ионизации энергии, вероятнее всего, не совпадает с моментом столкновения этого носителя с одним из атомов полупроводника, т.
е. с моментом ионизации. Кроме того, для приобретения добавочной энергии также необходимо некоторое время. Допустим, что время пролета вместе с временем, определяемым инерционностью ударной ионизации, равно половине пернода колебаний некоторой частоты переменного напряжения (рис. 3.58, а). В этом случае переменный ток через диод будет отставать на полпериода от вызвавшего его переменного напряжения. Нарастание напряжения все время будет сопровож- и„ а! Рис. 3.58 Зависимости напряжений и токов, иллюстрирующие понвлеиие отрниательного дифференпиального сопротивлении ла винно-пролетного диода: н — прн сдвиге фах !80', воаннхаюшем на полынях частотах нсременно~ составляющей напряжения; б — прн сдвиге фаа эп', соотнетствуюшет меньшим частотам переменной составляющей напряженна н отсутствия отрннательного днфференннального сопротнвлення а среднем ха пернох даться уменьшением тока, а уменьшение напряжения, наоборот, ростом тока.
Это свидетельствует о том, что для данной частоты переменного напряжения в течение всего периода колебаний выполняется условие отрицательного дифференциального сопротивления. При понижении частоты переменного напряжения (при увеличении периода колебаний) ток будет отставать от напряжения на угол, меньший 180'„ так как время пролета и инерционность ударной ионизации остаются теми же.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
