Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Таким образом. значение смыгстн диода Си определяется режимом его работы. При прямом напряжении Сд =Сино+С», при обратном напряжении Сд = С,„а Ь С„. С учетом рассмотренных сопротивлений н емкостей частотные свойства диода можно анализировать с помощью его эквивалентной схемы, приведенной иа рнс. 2.3, где агава — сопротивление р-и-перехода. При прямом смешении перехода й„а составляет де.
сятые доли ома, н поэтому шунтнрующим действием диффузионной емкости можно пренебречь. Совокупность всех этих элементов схемы образует общее сопротивление диода в комплексной форме Ед Яд + ~Хд. Частотные свойства диода во многом определяются процессами накопления и рассасывания неосновных носителей заряда для области базы.
Поэтому, с точки зрения повышения быстродействия, диод должен изготовляться так, чтобы по возможности ускорить процессы изменения объемкого заряда неосновных носителей в области базы или вообще исключить их. Последнего можно добиться при использовании так называемого ватрямигедьного перехода Шотки. Зтот переход образован контактом металл — полупровод ник. Соответствующим выбором материалов можно добиться того, что высота потенциального барьера для электронов и нырок в месте контакта будет различной.
В результате этого (при прямом смещении) прямой ток диода образ)ется только за счет движения основных носителей заряда. Неосновные носители заряда из-за высокого потенциального барьера практпчески не могут перейти из металла в полупроводник. Так, например, прн кон- дб ранте л-полупроводника с металлом ток образуется только за счет движения электронов из полупроводника в металл, а процесс движения дырок из металла в полупроводник отсутствует.
Таким образом в полупроводнике не создаетсп объемный заряд неосновных для него носителей. Отсюда вытекает, что диоды. выполненные иа основе перехода Шоткн (диоды Шоткн), обладают ббльшнм быстродействием, чем диоды с р.п-переходом, Кроме указанного, диоды Шотки отличаются от диодов с р-п.переходом меньшим прямым паденпем напряжения нз-за меньшей высоты потеиниальиого барьера для основных носителей и большей допустимой плотностью тока, что связано с хорошим ~еилоотводом.
Зги преимущества делают предпочтительным использование диодов Шотки при изготовлении мощных высокочастотных выпрямительных диодов. Следует также отметить, что прямая ветвь вольт-амперной характериствки диода Шоткн нз-за меньшего сопротивления ближе к идеальной. Технология нзготовлеипя полупроводниковых диодов. На ирак~яке находят применение точечные, плоскостные (сплавные) н диффузионные диоды. Точечный диод образуется в месте контакта небольшой пластины полупроводника и острия металлической проволоки — пружины.
Поэтому линейные размеры перехода меньше его ширины. Для более надежного контакта через переход пропускают импульс гока в несколько ампер, который вплавляет острие металла в полупроводник. Происходит диффузия металла в полупроводнико. вую пластину и образуется полусферический р-а-переход (штриховая линия на рнс. 2.4). Благодаря малой плошади диод обладает очень малой емкостью перехода и используется до частот порядка сотен мегагерн. Малая площадь перехода определяет также небольшой допустимый ток диода.
Точечные диоды обычно выполняют на основе германия. Типовые параметры этого класса приборов иллюстрируются на примере точечного диода типа Д)8: Сд =! пФ; гд-)0 Ом; Т(д,рр= =! МОм; ()дррр~20 В; тв =50 ис. Плоскостные сплавные диоды имеют плоский электрический перелод, линейные размеры которого, определяющие его площадь, значительно больше ширины р-а-перехода. Переход в таких диодах может выполняться методом сплавлення полупроводниковой пластины с металлом.
На пластину исходного полупроводника 2 накладывают металл или сплав 1, содержащий донорные нли аккепторные примеси (рнс. 2.5,п). Затем этот материал нагревают до температуры, достаточной для того, чтобы часть полупроводника растворилась в полученном расплаве (заштрихованная область на рис. 2.5,6). При последующем охлаждении происходит 27 а) Рпс. Зэ Структура плоскостного диода до вплаалекня металла (а) н после его вплаалення в пластнну полупроаодннка (о): / — металл; > — лелулрааолккков*» кллеткла рекристаллизация исходного полупроводника с примесью вплавленного металла и образуется р-л-переход, Диффузионнеге диоды изготовляются посредством диффузии в полупроводниковую пластину примеси, находящейся в газообразной, жидкой или твердой фазах.
Если диффузия примеси проводится через отверстия в защитном слое, нанесенном иа поверхности полупроводника, то получают так называемый планарный р-л-переход, Диффузионные диоды егтлпчак>тся от сплавных меньшей собственной смкостьп> н малым значением постоянной времени. Так, у диффузионного анода КД512А Сд = 1 ... 2 пФ; та = 3 нс. Следует отметить, что при интегральной технологии в качестве диодов, как правило, используются транзисторы в днодном включении. Наиболее часто с этой целью используют эмиттерный переход транзисторе, Классификация диодов представлена в табл. 2.1.
Рассмотрим некоторые из них, наиболее широко применяемые на практике. Вьтрялительный де>од, условное графическое обозначение которого приведено на рис. 2.6, 1, использует веитильные свойства р-а-перехода н применяется в выпрямителях переменного тока. В качестве исходного материала при изготовлении выпрямительных диодов используют в основном германий н кремний. Выпрямнтельный анод представляет собой электронный ключ (ЭК), управляемый приложенным к нему напряжением. Прн прямом напряжении ключ замкнут, при- обратном — разомкнут. Однако в обоих случаях этот ключ не является идеальным. При подаче прямого напряжения за счет падения напряжения (г'„а на открытом диоде выпрямленное напряжение, снимаемое с нагрузочного устройства, несколько ниже входного напряжения.
Значе. ние Уяр открытого диода не превышает для германиевых диодов 0,5 В, а у кремниевых 1,5 В. Основнымн параметрами выпрями. тельных диодов являются: гар ср глав МНКСНМаЛЬНОЕ (За ПЕРИОД ВХОДНОГО НанРЯЖЕННЯ) ЗНа чение среднего прямого тока диода; 28 Таблица 2! Клпсснйупквапп диодов Признак каааанфнканин ! 1!лоскостиой Точечный Пипи!аль перехода Гермаииевый Кремниевый Арсекид галлиевый Полупроводниковый материал Назначение Выпринительный Импульсный Сверлвысокочастотный Стабилптрон (стабистор) Варихап и т.
д !1риип п действии Лавинии-пролетный Туниельный Л д ш Ивлучаннпнй Фотодиод Лиод Ганна Уаврл„ вЂ” допустимое наибольшее значение постоянного обрати!го напряжения диода; (и.аа — максимально допустимая частота входного напряжения; (/,р — прямое падение напряжения на диоде при заданном пр»- и~м токе.
Выпрямительные диоды классифицир)ют также по мощности и ~петите. 11о мощности: маломощные (! р,р ., КОЗА); средней мощ!пстн (0,3 А<)ирср мал.к.10 А); большой мощности ()пи си мал> ° !О А). 11о частоте: низкочастотные (! „<10а Гц); высокочастот~ы! ()тлел> 10' Гц). В качестве выпрямительных применяются также диоды, выполиунныс на выпрямляющем переходе металл — полупроводник (дио!и !Нотки). Их отличает меньшее, чем у диодов с р-л-переходом, ппр»жение ()„ н более высокие частотные характеристики.
1)ылрлогно!гй диод — полупроводниковый диод, имеющий ма~уна длительность переходных процессов и использующий (как н мпримнтельный диод) при своей работе прямую н обратную ветви !АХ. Рне. 2.6, Условные графпаескнс обознакеннн 1юлунроводннковыл приборов; ! — выврямнтельныа н кмнульсныа анод: у стабнлнтрон и стеба»торс 3 — о1мметрнкаыа стабнлктрон; е — варнква:  — туннелькыа мюа:  — нзлуеаонр1а Л11од1 У вЂ” Еотодноа.  — бнполлрныл транзкстор р-1-р-тона: р — бнаола1ко|е тракзлстор л-р.л т11па; !Р— волевол тра«знстор с увравлаыынм р.новое»одом и л,квналомс Π— волевое трензкстор с упРав ла»»косм р-л-вере»одом и р.каквлом гу — мдп тракзнстор с встроенмым л каналомс !а— лолевоа транзистор с встроеннмн р каналом и- мдп транз1кто1 с нндуцнровакным л каналом, ! — мдп транзнстор с ннлуцврованным р каналом: !В лоннстор.
!!. !В— трвкнстор с уаравленнен соответственно во катоду н акоау, УЭ вЂ” упрввлямнзка алектроя Длительность переходных процессов в диоде обусловлена пере- зарядом емкостей Сане и С„р. При малых дровнях ннжекции основную роль в переходных процессах играет процесс перезаряда барьерной емкости С„р. При больших уровнях инжеьцнн процессы накопления н рассасывания заряда являются превалирующими. Последнее явление определяет быстродействие диодов н характеризуется специальным параметром — временем воссганоалезуал т.ос его обРатного сопРотивлениа.
ПоэтомУ кРоме паРаметров !прсрта». (Уобр, (зор характеризуюшнх выпрямительные свой ства, для импульсных диодов вводится параметр т„,„, характеризующий их быстроугсйстннс, Для повышенн» быстродействия (уменьшения та,) импульсные диоды нзготонлякзт и вндс точечных структур, что обеспечивает минимальную нлоьцаль р и перехода, а.
следовательно, н минимальное значение зарядной емкости С„,. Одновременно,аля достижения мнннмальзкню нрсмснн восстановления диодов тол!пину базы делают как можно меньше. В качестве нмпульсззубц находят применение н диоды Шоткн, Сверхвысокочаггоуный диод (СВЧ диод) — полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования й обработки 30 гверхвысокачастотного сигнала (до десятков и сотен гигагерц). злззрхвысокочастотные диоды широко применяются в устройствах генерации и усиления электромагнитных колебаний СВЧ диапапзз~а, умножения частоты, модуляции, регулирования и ограниче ия сигналов и т.
п. Типичными представителями данной группы анодов являются смесительные (получение сигнала суммы или разности двух частот), детекторные (выделение постоянной составкиющей СВЧ сигнала) и переключательиые (управление уровнем зизщностн сверхвысокочастотного сигнала) диоды. Условное гра- ~)>нческое обозначение импульсных и СВЧ диодов аналогично обои|ачеиию выпрямительных диодов (рнс. 2.6,!).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
