1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 54

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 54)

11-9, в). В дальнейшем (моментыt2 и ts) дырки постепенно диффундируют в толщу базы (кривые2 и 3 на рис. 11-9, в). При этом градиент концентрации дырокв базе у границы перехода остается неизменным, так как ток черездиод, равный ¿и, остается неизменным.В результате накопления дырок в базе ее сопротивлениев интервале tx — i4 постепенно уменьшается до Гб и, следовательно,снижается напряжение ил.При выключении тока (момент i4) напряжение ия сразу жеуменьшается на величину i r Напряжение на переходе скачкомизмениться не может, так как процесс рассасывания носителейв базе инерционен.

В результате обратного движения через пере­ход в эмиттер, а также вследствие рекомбинации накопившийсязаряд дырок рассасывается в базе лишь в течение интервала вре­мени £4 — ta. При этом градиент концентрации дырок у границыперехода равен нулю, так как г = 0 .Сходные по своему характеру процессы протекают и при под­ключении к диоду генератора напряжения. После включения на­пряжения ток через диод достигает стационарного значенияне сразу, так как начинается процесс инжекции и накапливанияносителей в базе. В моментнапряжение на диоде складываетсяиз падения напряжения на переходе и падения напряженияна сопротивлении базы, которое относительно велико, так какв базе еще почти нет инжектированных носителей (кривая 1на рис. 11-9, е). Поскольку и — const, напряжение на переходеневелико и избыточная концентрация -дырок в базе у границыперехода незначительна.

Ток гд в этот момент определяется сопро­тивлениями гц и гп. Далее (моменты t2 и t3) дырки диффундируютв базу, ее сопротивление уменьшается, напряжение на переходерастет, увеличивается и избыточная концентрация дырок у гра­ницы перехода (кривые 2 и 3 на рис. 11-9, е). Растет также гра­диент концентрации дырок, а с ним и ток гд.При переключении напряжения с прямого на обратное обрат­ный ток достигает значительной величины, определяемой лишьобъемным сопротивлением базы, достаточно малым в этот моментиз-за больш ой концентрации инжектированных носителей. В тече­ние интервала ¿4 — te обратный ток остается практически неиз­менным, так как не меняются градиенты концентрации дыроку границы перехода и у базового вывода (кривые 4 — 6 нарис.

11-9, ё). В дальнейшем наблюдается снижение концентрации р пдо нуля (в результате экстракции дырок через переход и ток гдпостепенно уменьшается до стационарного значения.11-6. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ ДИОДЫВыпрямительные полупроводниковые диоды используются в ка­честве вентилей (элементов с односторонней проводимостью)в устройствах преобразования переменного тока в постоянный.Выпрямительные диоды различаются по материалу, используе-мому для образования р-п перехода (германиевые, кремниевыеи др.), а также по допустимому значению прямого тока (диодымалой, средней и большой мощности).Параметры выпрямительных диодов.

В качестве параметроввыпрямительных диодов используются статические параметры,рассмотренные в § 11-4, а также электрические величины, опреде­ляющие их работу в выпрямительных схемах: средний прямойток / Пр. ср — среднее за период значение прямого тока; Т^р. ср —среднее за период значение обратного тока; средний выпрямлен­ный ток / вп ср — среднее за период значение выпрямленного тока(с учетом обратного тока); среднее прямое напряжение £/пр. ср —Рнс.

11-11. У стройство германиевого им­пульсного диода.I — Кристалл германия; 2 — вольфрамовая игла;з — стеклянный к о р п у с; 4 — выводы.Рпс. 11-10. У стройство германиевого сплав­ного диода.1 — коваровый корпус; 2 — кристалл германия;3 — р -ппереход;4 — стеклянны йизолятор;5 — крнсталлодержатель; в — выводы.среднее за период значение прямого напряжения при заданномсреднем значении прямого тока и средняя рассеиваемая мощностьдиода Р ср д — средняя за период мощность, рассеиваемая диодомпри протекании тока в прямом и обратном направлениях.Германиевые и кремниевые плоскостные диоды .

В качествепримера на рис. 11-10 показано устройство германиевого сплав­ного диода. Германиевые и кремниевые плоскостные диоды изго­тавливают обычно сплавным методом. В пластинку п-германиявплавляют таблетку индия, а в пластинку п-кремния — алюми­ний. Нижняя часть пластины припаивается к кристаллодержателю или к корпусу. Припой, содержащий сурьм у, обеспечиваетомический контакт. Мощные кремниевые диоды иногда изго­тавливают путем диффузии примесей (бора или фосфора) в кри­сталл п- или р-кремния.Диоды обычно помещают в герметизированный корпус, чтообеспечивает возможность их работы в условиях высокой влаж­ности.

Максимальная рабочая температура германиевых диодов+70°С , а кремниевых — до +150°С . Для обеспечения условийотвода тепла в мощных диодах используется массивный металли­ческий корп ус, к которому и припаивается пластина полупро­водника, а еще более мощные диоды снабжаются внешним радиа­тором или устройством для принудительного воздушного или жид­костного охлаждения.На рис.

11-5 были показаны вольт-амперные характеристикигерманиевых и кремниевых диодов и их изменение в интервалерабочих температур. Сравнивая эти характеристики, можно оделать выводы о типичных отличиях диодов из германия и кремния.Обратпый ток в кремниевых диодах значительно меньше, а паде­ние напряжения на диоде при прямом включении, как правило,больше. Д опустимая плотность прямого тока в кремниевых дио­дах выше, чем у германиевых; значительно больше (до 1500 вместо400 В) и допустимое обратное напряжение.Различны также зависимости напряжения пробоя от темпера­туры.

В германиевых диодах чаще наблюдается тепловой пробой,а у кремниевых — лавинпый или туннельный пробой.11-7. И М ПУЛЬСНЫ Е ДИ ОДЫИмпульсные диоды предназначены для работы в импульсномрежиме, т. е. в устройствах формирования и преобразованияимпульсных сигналов, а также в ключевых и логических схе­мах. Импульсные диоды (рис. 11-11), как правило, имеют малуюплощ адь. электрического перехода. Это позволяет существенноснизить емкости перехода (не выше единиц пикофарад), что осо­бенно важно для уменьшения времени переходных процессовв диоде. Однако вследствие малой площади перехода импульсныедиоды характеризуются низкой допустимой мощностью рассея­ния (20— 30 мВт).Параметры.

Основными параметрами импульсных диодов слу­жат специальные величины, характеризующие переходные про­цессы в приборе при быстрых изменениях внешнего напряженияили тока. Эти параметры иллюстрируются рис. 11-12. Физиче­ские процессы, лежащие в основе приводимых осциллограмм,обсуждались в § 11-5.Параметр £уст характеризует время установления прямогонапряжения на диоде (уменьшения пика до 1,2¿/пр „). Величина ¿устхарактеризуется средним временем диффузии инжектированныхносителей в базе и снижением вследствие этого сопротивлениябазы. Величину / уст называют временем установления прямогонапряж ения ди ода.При переключении напряжения с прямого на обратное расса­сывание избыточной концентрации инжектированных носителейв базе за счет диффузии и рекомбинации происходит не мгновенно.Этот процесс характеризуется параметром ¿вос — временем вос­становления обратного сопротивления диода.

Это время измеряютот момента— переключения напряжения с прямого на обрат­ное — до того момента, при котором обратный ток достигаетОД-^пр. и-В переходном процессе восстановления обратного сопро­тивления различают две стадии: стадию высокой обратной про­водимости (интервал /В1) и стадию быстрого спадания обратноготока (интервал гв2).

Эти интервалы измеряются между моментами,когда ток достигает значений 0 ,8 / 0бр. н и 0,2 / 0бр. 11Интервал гвос связан с еще одним употребительным пара­метромимпульсныхдиодов — зарядом . переключения <^Пк-Рис. 11-12. Параметры переходных проц ессовв импульсном диоде.а — импульс ток а , подводимого к диоду; б — на­пряжение на ди оде; в — ступенчатое напряж ение,подводимое к диоду; г — ток в диоде.Заряд переключения равен полной величине заряда, протекаю­щего через диод за все время переходного процесса: от момента 1.2переключения до установления стационарного значения обрат­ного тока.Для ускорения процесса восстановления обратного сопротив­ления база в некоторых импульсных диодах легируется при­месями, образующими ловушки и способствующ ими рекомбина­ции неосновных носителей.

Легирование базы золотом позволяетснизить время восстановления примерно до 10~9 с.Для импульсных диодов иногда указываются также макси­мальное импульсное напряжение (прямое) С/пр п макСи максималь­ный импульсный ток / пр. и. макс, а также их* отношение, называемоеимпульсным сопротивлением.Емкость перехода импульсных диодов должна быть как можноменьше; обычно она равна десятым долям или единицам пико­фарад.По времени гвос импульсные диоды подразделяют на милли­секундные (¿вое > ОДмс), микросекундные (0,1 мс > ?ВОс> 0 > 1 мке)и напосекундные (¿Вос < ОД мне).Диоды с накоплением заряда. В некоторых случаях использо­вания импульсных диодов, например в схемах формирователейпрямоугольных импульсов с крутыми фронтами, важную рольиграет отношение ¿В2/<вц которое должно быть как можно меньше.Такой переходный процесс наблюдается у диодов, база которыхлегирована по длине неравномерно.

В этих диодах, получившихнаименование диодов с накоплением заряда (ДНЗ), концентра­ция примесей в базе монотонно увеличивается по мере удаленияот перехода. Неравномерной оказывается поэтому и концентра­ция основных подвижных носителей. В базе из га-полупроводникаэлектроны диффундируют к переходу и обнажают вдали от пере­хода положительные ионы примеси. Таким образом, в базе форми­руется электрическое поле, вектор напряженности которогонаправлен к переходу. Под воздействием этого поля дырки, инжек­тированные в базу, дрейфуют обратно к переходу, «прижимаются»к границе запирающего слоя, где образуется объемный заряддырок повышенной плотности.

Характеристики

Список файлов книги