1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 55
Текст из файла (страница 55)
При переключении напряженияс прямого на обратное эти дырки втягиваются полем переходаза достаточно малое время. Вследствие этого явления время ¿в2в таких диодах значительно меньше, чем в диодах с однороднойбазой.Диоды с барьером Ш оттки получили свое название по. именинемецкого физика Шоттки, разработавшего в 30-х годах основытеории контакта металл — полупроводник.Диод Ш оттки выполнен на основе перехода металл — полупроводник. Обычно в качестве полупроводника используетсяга-кремний, а в качестве металлического электрода — молибден,золото, алюминий и другие металлы, работа выхода которых дляобразования выпрямляющего контакта должна быть большеработы выхода кремния.
Энергетическая диаграмма такого перехода обсуж далась в § 10-4 (см. рис. 10-8).У стройство диода Шоттки показано на рис. 11-13. На пластинунизкоомного кремния (область и+) наращивается тонкий (несколькомикрометров) эпитаксиальный слой более высокоомного кремния с концентрацией примесей порядка 101в см" 3 (область п).На поверхность этого слоя методом вакуумного испарения осаждается сл ой металла. Площадь перехода обычно очень мала(20— 30 мкм в диаметре), и барьерная емкость не превышает1 пФ.Особенность физических процессов в диоде Шоттки заключается в отсутствии инжекции неосновных носителей в базу (кремний).
Запирающий слой, как это было показано на рис. 10-8,образуется в результате обеднения приконтактного слоя полупроводника основными носителями зарядов (в данном случаеэлектронами). Поэтому при подключении прямого напряжения(плюс — на металле) прямой ток возникает в результате движенияосновных носителей зарядов (электронов) из полупроводника в металл через пониженный (<рк — £/) потенциальный барьер перехода. Таким образом, в базе диода (п — Б1) не происходит накапливания и рассасывания неосновных носителей.
Основным фактором, влияющим на длительность переходных процессов, является процесс перезаряда барьерной емкости. Значение Соар> какуже было сказано выше, весьма мало (не более 1 пФ); очень малытакже и'омические сопротивления электродов: металла и /г+-кремния*. Вследствие этого время перезаряда емкости Сбар» а следовательно, и длительность переходных процессов также очень малыи составляют десятые доли наносекунды. Эти свойства позволяютРис. 11-13. Устройство дпода Шоттки.г /з г-1 /1 — пизкоомный п+ —2 — эпитаксиальный слой болеевысокоомного п. —з — запирающий слой; 4 — металлический контакт.использовать диоды Шоттки в наносекундных переключательныхсхемах, а также на рабочих частотах вплоть до 10— 15 ГГц.Вольт-амперная характеристика диодов Ш оттки почти идеальноописывается экспоненциальной зависимостью (10-52) для идеализированного диода. Это обстоятельство позволяет с успехомиспользовать диоды Шоттки в качестве логарифмирующих элементов.Мощные диоды Шоттки, предназначенные для работы в выпрямителях переменного тока, могут обеспечить прохождение прямого тока до нескольких десятков ампер при прямом падениинапряжения на диоде 0,5— 1 В.
Допустимое обратное напряжениев таких диодах достигает 200—500 В.Обратный ток в диоде Шоттки невелик; в переключательныхдподах ток / Оор составляет десятки пикоампер. Обратный токзависит от равновесной концентрации п0 электронов вблизиперехода, а также от среднего значения их тепловой скорости уСри площади перехода в.11-8. СМ ЕСИ ТЕЛЬН Ы Е И Д Е Т Е К Т О Р Н Ы Е Д И О Д ЫСмесительные диоды — это диоды, предназначенные для преобразования высокочастотных сигналов в супергетеродинных приемниках в сигналы промежуточной частоты и, следовательно,выполняющие те же функции, что и смесительные лампы.Конструкция этих диодов (рис.
11-14) с точечным контактомрассчитана па их включение в коаксиальный или волноводныйтракт. Вследствие малой междуэлектродной емкости (меньше 1 пФ)эти диоды с успехом используются на частотах вплоть до десятков гигагерц.П арам ет ры. Важное практическое значение имеют параметрыдпода, оценивающие его как смесительное устройство приемника.Один из них — это потери преобразования£прв = 1 0 ]8 1 Й ^ _ ,* лром(11-33)где Р в ч — мощ ность сигнал» высокой-частоты на входе смесителя; Р пром — мощность сигнала на промежуточной частоте.Эффективность преобразования частоты в диодном смесителезависит от нелинейности вольт-амперной характеристики диода.Рпс.11-14.Высокочастотныедиоды .Рис.
11-15. Зависимостьпотерь преобразованияи температуры шумовсмесительного дпода оттока.а — германиевый;б — кремниевый;1 — м еталлическая игла; 2 — кристаллп олуп роводн и ка;з — керамическийк ор п ус; 4 — металлические фланцы —выводы.Поэтому потери преобразования меняются в зависимости от используемого участка вольт-амперной характеристики и, следовательно,от тока, текущ его через диод. Для различных типов диодов значение Ь прб лежит в пределах 5 — 10 дБ.Вторым важным параметром смесительных диодов являетсятемпература ш умовопределяемая как отношение мощностишумов, возникающих в диоде, к мощности тепловых шумов в эквивалентном сопротивлении при комнатной температуре:г== А-ГД/•(11-34)Температура шумов фиксируется при уровне мощности, подводимой от гетеродина, равной 1 мВт. Обычно ¿ « 2 ^ - 3 .Зависимость Ь прб и Ьот тока через диод показана на рис.
11-15.Поскольку на чувствительность приемного устройства влияютне только шумы, но и параметр Ьпрц, рабочее значение выпрямленного тока диода выбирается таким, чтобы получить по возможности меньшие потери преобразования и вместе с тем снизитьуровень шумов. Оптимальный выпрямленный ток для кремниевых диодов, например, равен 0,4 мЛ при мощ ности, подводимойот гетеродина и равной 0,5 пли 1 мВт в зависимости от типа диода.Для смесительных диодов важное значение имеет величинамаксимально допустимой падающей па диод им пульсной мощностизначение которой и определяет ту максимально допустимую мощность, проникающую на вход смесителя при которой смесительный диод не выходит из строя. Для кремниевых диодовРа.
пд. макс лежит в пределах 30—80 мВт, а для германиевых равнапримерно 150 мВт.Существенное значение имеет также входное сопротивление Z вxдиода, так как неправильное согласование входа смесителяс входным трактом может привести к значительному отражениюмощности принятого сигнала. Входное сопротивление, диодаопределяется не только физическими параметрами р -п перехода(дифференциальное сопротивление гД11ф, емкость Спер переходаи сопротивление базы г6), но и распределенными реактивностямиприбора: емкостью патрона и индуктивностью контактной иглы.При конструировании диода сопротивление £ вх стараются дляоблегчения задачи согласования сделать чисто активным и равнымстандартному значению волнового сопротивления фидера (50или 7 5.0 м ).Детекторные диоды предназначены для детектирования радио, сигналов (выделения огибающей) в радиоприемных и различныхизмерительных устройствах.Параметры. В качестве параметров детекторных диодов используют значения чувствительности по току и по напряжению.Чувствйтелъность по току характеризуется отношением приращения выпрямленного тока к мощности подводимого к диодувысокочастотного сигнала:Р п .
пд. макс.(11-35)В качестве параметра используется также величипа чувствительности по напряжениюг(11-36)Здесь Л и вых — приращение напряжения на выходе диода,вызванное мощностью Р высокочастотного сигнала, поданногона детекторный диод.Детекторные диоды имеют обычно вольт-амперную характеристику, прямая ветвь которой хорош о описывается квадратичнойзависимостью тока от напряжения. Напряжение пробоя у диодовэтого типа весьма низкое, что объясняется высокой степеньюлегирования базы диода с целью уменьшения гб.При детектировании сигналов больших амплитуд детекторныедиоды должны обладать более высоким значением напряженияпробоя, что несколько противоречит требованию уменьшения г$.В этих случаях используются преимущественно диоды с барьеромШоттки (см. § 11-7)т11-9.
С ТА БИ Л И ТРО Н ЫСт абилит роны предназначены для стабилизации питающихнапряжений, фиксации уровня и т. д. Стабилитроны изготавливаются на основе «-кремния. Выбор материала для стабилитронаобусловлен отличительными особенностями кремниевых диодов:малым обратным током, резким переходомв область лавинного или туннельного пробоя при незначительных изменениях обрат8Гного напряжения, а также высоким зна1чениемдопустимой температуры перехода.1Вольт-амперная характеристика стаби1*литрона (рис.
11-16, а) соответствует об1ласти пробоя на обратной .ветви вольт1амперной характеристики перехода. Как1было показано в § 10-5, напряжение в сл учае лавинного или туннельного пробоя1зависитотудельногосопротивления11полупроводников,образующихпереход.1 "Т -+ 2 0 ° СИспользуяпластинып—сразличнойк ■~т=нг5°сконцентрацией примесей, можно изгото-^обр мА11вить стабилитроны с различными значеа)ниями £7Про(ь соответствующими переходув область лавинообразного роста обратного тока, а следовательно, и с различными значениями напряжения стабилизации.При использовании высоколегированногога— при напряжениях пробоя ¿7Проб ^ 6 Впреобладаеттуннельный пробой; приб)^проб ~ 5 ч- 7 В наряду с туннельнымразвивается и лавинный пробой, которыйРис.
11-16. Х а р а к тер и стика стабилитрона (а) ипри ¿/„роб> 7 В становится доминирующим.схема его включения (б).Принцип использования стабилитрона,как и в случае ионного стабилитрона(см. § 8-4), основан на очень малом изменении напряженияна электродах прибора (в области пробоя) при значительномизменении тока. Включение стабилитрона в схему показано нарис. 11-16, б. При увеличении, например, напряжения йитанияЕ ток / в общ ей цепи и ток в резисторе нагрузки должиы возрасти; должно увеличиться и падение напряжения на резисторе Е ы.Однако избыток тока I в общей цепи поглощается стабилитроном(ток / ст растет), а напряжение на его зажимах, а следовательно,и на резисторе R H остается неизменным.Параметры стабилитронов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
