Гусев - Электроника (944138), страница 18
Текст из файла (страница 18)
чем у германиевых (рис. 2.12). При увеличении температуры прямая ветвь характеристики становится более крутой из-за увеличения 1г и уменьшения сопротивления базы. Падение напряжения, соответствуюгцее тому же значению прямого тока, при этом уменьшается, что оценивается с помощью температурного коэффициента напряжения (ТК (1)гс (2.28) и = Л С'/ 1« Т. ТК () показывает, насколько должно измениться напряжение на )т-л-переходе при изменении температуры на 1 ' С при 1=сопки к=2,2 мВрград.
В настоящее время наиболее широко применяк>тся микросплавные и мезадиоды (мезаэпитаксиальные), а также диоды с диффузионной базой. Рассмотрим некоторые типы диодов, применяемых в низкочастотных цепях. Выпрямительные диоды. Диоды, предназначенныс для преобразования переменного тока в постоянный. к быстродействию. емкости 1мп-перехода и стабильности параметров которых обычно не прельявляют специальных требований, называют в ы п р я м и т е л ь и ы м и.
В качесгве вьшрямитсльных диодов используют сплавные э~гитаксиальньге и диффузионные диоды, выполненные на основе несимметричных р-гг-переходов. В вьшрямительных диодах применяются также и 1ь1-переходы, использование которых позволяет снизить напряженность электрического поля в р-л-переходе и повысить значение обратного напряжения, при котором начинается пробой. Для этой жс цели иногда используют )г'-р- или л'-л-переходы. Для их получения методом эпитаксии на поверхности исходного полупроводника нарашиваюг тонкую высокоомцую пленку.
На ней методохг вплавления или диффузии создают р-п-ггереходьг, в результате чело получается структура р '-р-л или л"-л-р-типа. В таких диолах успешно разрешаются противоречивые требования, состояггзие в том, что, во-первьгх, для получения малых обратных токов. малого паления напряжения в открытом состоянии и температурной стабильности харакгеристик необходимо применят.ь материал с возможно малым удельным сопротивлением; вп-вторьгл, для получения высокого напряжения пробоя и малой емкости р-гьггсрехода необходимо применять полупроводник с высоким упельным сопротивлением. Эпитаксиальные диоды обычно имеют малое падение напряжения в открьпом состоянии и высокое пробивное напряжение.
Для выпрямительных диодов характерно, что они имеют малые сопротивления в проводящем состоянии и позволяют пропускать большие токи. Барьерная емкосгь их из-за большой площади )т-гг-переходов велика и постигает значений десятков пикофарал. Гермаггиевые выпрямительные диоды могут быть использованы при температурах, не превышающих 70 - 80 'С, кремниевые до 120- !50 "С, арсенид-галлиевые — до 150 С.
Основные параметры выпрямительиых диодов и их значения у маломощных диодов Максимально допустимое обратное напряжение диода Б',~р „.„значение напряжения, приложенного в обратном направлении, которое диод может выдержать в течение длительного времени без нарушения его работоспособности 1десятки —. тысячи В). 2. Средний выпрямленный ток диода 1„„.„— -среднее за период значение выпрямленного постоянного тока, протекающего через диод (сотни мА десягки А). 3. Имггульсггый прямой ток лиода 1„„-пиковое значение импульса тока при заланной максимальной длительности, скважносг и и формы импульса.
4. Срелний обратный ток диола 7,а», среднее за период значение обратно~о тока (доли мкА несколько мА). 5. Среднее прямое напряжение диола при заданном среднем значении прямого тока (7„г в (доли В) 6. Срелняя рассеиваемая мощность диода Р,„, — средняя за период мощность, рассеиваемая диопом.
при протекании тока в прямом и обратном направлениях (сотни мВт лесятки и более Вт). 7. Дифференциальное сопротивление диода г»„я — отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока (единицы -сотни Ом). Импульсные диоды. Импульсные диолы имеют малую длительность перехолных процессов и предназначены для работы в импульсных цепях. От выпрямительных диодов они отличаются малыми емкостями Р-и-перехода (доли пикофарал) и рядом параметров, определяющих переходные характеристики диода. Уменьшение емкостей достигается за счет уменьшения площади р-п-перехода, поэтому допустимые мощности рассеяния у них невелики (30 40 мВт). Основные параметры импульсных диодов 1.
Общая емкость диода С, (поли пФ вЂ” несколько пФ). 2. Максимальное импульсное прямое напряжение 3. Максимально допустимый импульсный ток 7„„„ 4. Время установления прямш о напряжения диода интервал времени от момента подачи импульса прямого тока на диол до достижения заданного значения прямого напряжения на нем-- зависит от скорости движения внутрь базы инжектированных через переход неосновных носителей заряда, в результате которого наблюдается уменьшение ее сопротивления (доли нс — поли мкс).
5. Время восстановления обратного сопротивления диода Г,„, " интервал времени, прошедший с момента прохождения тока через нуль (после изменения полярности приложенного напряжения) до момента. когда обратный ток достигнет заданного малого значения (порядка 0,17, где 7- . ток при прямом напряжении; г„.,— доли нс — доли мкс). Наличие времени восстановления обусловлено зарядом, накопленным в базе диода при инжекции. Для запирания лиода этот заряд должен быть «ликвидирован». Это происходит за счет рекомбинаций и обратного перехода неосновных носителей заряда в эмиттер.
Последнее приводи~ к увеличению обратного тока. После изменения полярности напряжения в течение некоторого времени г, обратный ток меняется мало (рис. 2.13, а, б) и ограничен только внешним сопротивлением цепи. При этом заряд неосновных носителей, накопленных при инжекции в базе лиода (концентрация Р(т)). рассасывасгся а, Г ег у) рнер сер Рис. 2.)3. Изменение мзка через диод (и) при подключении образного напряжения (о) н изменение коииен~рззции неосновнык носителей заряда в базе импульсного диода (е); условное обозначение диода с оарьером Шатки (г); зквивалеитная слома диода (д): (пунктирные линии на рис. 2.13, и). По истечении времени (з концентрация неосновных носителей заряда на границе перехода равна равновесной, но в глубине базы еще имеется неравповесный заряд. С этого момента обратный ток диода уменьшается до свое~ о статического значения.
Изменение его прекратится в момент полного рассасывания заряда, накопленного в базе. В быстродействующих импульсных цепях широко используют диоды Шотки, в которых переход выполнен на основе контакта металл -- полупроводник. У этих диодов не затрачивается время на накопление и рассасывание зарядов в базе, их быстродействие зависит только от скорости пропесса перезарядки барьерной емкости. Вольт-амперная характеристика диодов Шотки напоминаез характеристику диодов на основе р-и-переходов. Отличие состоит в том, что прямая ветвь в пределах 8 --10 декад" приложенного напряжения представляет почти идеальную экспоненциальную кривую. а обратные токи малы (доли — десятки нА), Конструктивно диоды Шотки выполняют в виде пластины низкоомного кремния, на которую нанесена высокоомная эпитаксиальная пленка с электропроводностью того же типа.
На поверхность пленки вакуумным напылением нанесен слой металла. Диоды Шотки применяют также в выпрямителях больших токов и в лотарифмирующих устройствах. Условное обозначе- * Декада изменение значения в )О раз. ние диода Шотки и эквивалентная схема диода приведены на рис. 2.13, и. д. Полупроводниковые стабилитроны. Полупроводниковые стабилитроны, называемые иногда опорными д и о д а м и, предназначены для стабилизапии напряжений.
Их работа основана на использовании явления элект ического и обоя гм, ма и и-перехода прп включении аг ег диода в обратном направлении. Рис. Т|4. Вольс-амперная хлрлхтсрисгиМсх |ни |мпрсзбсзя ми|ухе | как",би.иго«'1).со|;вно:ооо.н чение (б| и включение по гупровопниково- бЫТЬ туННЕЛЬНЫМ. Лиани со стабгилиерона в схему сгабилизапии ным или смешанным. напряжеггия на и;прузке (а) У низковольтных стабилитронов (с низким сопротивлением базы) более вероятен туннельный пробой. У стабилитронов с высокоомной базой (сравнительно высокоомных) пробой носит ливинный характер.
Материалы, используемые для создания р-и-перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию примесей. При этом напряженность электрического поля в )г-гг-переходе значительно выше, чем у обычных диодов. При относительно небольших обратных напряжениях в )г-гг-переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, В этом режиме нагрев диода не носит лавинообразного характера. Поэтому электрический пробой не переходит в тепловой. В качестве примера на рис. 2.!4, и приведены вольтамперные характеристики стабилитрона КС5!ОА при различных температурах. На рис. 2.14. б, и показаны условное обозначение стабилитронов и его включение в схему стабилизации напряжения.
Основные параметры стабилитронов и их типовые значения !. Напряжение стабилизации (г„ ||бдение напряжения на стабилитроне при протекании заданно~о тока стабилизации (несколько вольт — десятки волы). 2. Максимальный ток с|абилизапии !„,„ах (несколько мА- несколько А). 3. Минимальный ток стабилизации !,, ы (доли-..десятки мА). 4. Дифференциальное сопротивление га„ф, которое определяется при заданном значении тока на участке пробоя как г„,ф — — сбг„'Л„(доли Ом -тысячи Ом). 1а~ пвл" 1н иак К (2.29) и„..„— и,, от ~иэк 1 гы (2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
