Материал: Tverdotila_elektronika

точково-контактного або мікросплавного способів його виготовлення. Тому універсальні діоди – це здебільшого точкові або мікросплавні діоди. Останні розраховані на більші допустимі струми і мають кращі характеристики при зворотному включенні.

ВАХ універсального діода (рис. 2.5) не має ділянки насичення на зворотній гілці. Це пояснюється, зокрема, нагріванням унаслідок незадовільного відведення тепла й ударною іонізацією, що спричиняється неоднорідністю електричного поля у переході.

До параметрів універсальних діодів належать, крім перелічених у п. 2.2, ємність діодів при заданій зворотній напрузі, а також діапазон робочих частот і температур.

54

I

30

20

10

75 50 25

0 1 2 3 U

0,5

Рисунок 2.5 – ВАХ універсального діода

2.5 Імпульсні діоди та перехідні процеси в них

Імпульсні діоди використовують як ключові елементи в пристроях імпульсної техніки. За конструкцією і характеристиками вони нагадують універсальні діоди. Крім високочастотних властивостей (мінімальної ємності Ñáàð ),

ці діоди повинні мати мінімальну тривалість перехідних процесів у момент вмикання та вимикання.

Перехідні процеси у діодах існують завжди й особливо виявляються при роботі з імпульсами малої тривалості або миттєвими перепадами напруг і струмів. Вони пов’язані з процесами накопичення та розсмоктування носіїв у базі діода.

Розглянемо ці фізичні процеси (рис. 2.6 та 2.7) при високому рівні інжекції.

При вмиканні прямого струму Iï ð i в момент t1 у базі

діода поступово наростає надлишкова концентрація неосновних нерівноважних носіїв заряду (рис. 2.6 в). У початковий момент внаслідок малої кількості цих носіїв електропровідність приладу незначна (опір бази великий), і пряма напруга на діоді буде завищеною (як спад напруги на великому опорі бази діода при протіканні Iï ð i ). У міру

55

накопичення неосновних носіїв (інжекції) опір бази

Час tóñò t4 t1 називається часом установлення прямого опору.

Uпр max

1,2Uпр

Uпр

Якщо тепер перемкнути діод, тобто Uï ð замінити на запірну U çâ в момент t5 (рис. 2.7 а), то зворотний струм I çâ різко зростає до значення Içâmax (рис. 2.7 б) внаслідок того, що опір бази не може зрости миттєво. Ще у стані прямого

56

ввімкнення діода поле p-n переходу виштовхує дірки з n- області бази, створюючи дрейфовий струм. Безпосередньо після моменту перемикання t5 ефективність екстракції стає

значно вищою (за рахунок зменшення дифузійного струму), і нерівноважні дірки розсмоктуються з бази, збільшуючи її опір (рис. 2.7 в). Розсмоктуванню неосновних носіїв з бази сприяє й рекомбінація дірок з електронами. Цей процес проходить впродовж часу відновлення зворотного опору

Рисунок 2.7 – Перехідні процеси в діоді при вимиканні

57

Швидкодія імпульсних діодів збільшується за допомогою введення спеціальних легуючих домішок, які зменшують середню тривалість життя неосновних носіїв. Такими домішками до НП n-типу є, наприклад, золото.

Іншим способом зменшення часу відновлення зворотного опору бази є використання бази з нерівномірною концентрацією домішок. Це можна здійснити, наприклад, за допомогою дифузії акцепторів до НП n-типу. На рисунку 2.8 показано розподіл різниці концентрацій акцепторів та донорів і створення p-n переходу в НП.

EБ

0

База x

Емітер

Рисунок 2.8 – Створення переходу з нерівномірним розподілом донорів у базі дифузією акцепторів до НП n-типу

З рисунка бачимо, що концентрація домішок у базі при наближенні до p-n переходу зменшується, тому нерівномірною буде й концентрація основних носіїв – електронів. Унаслідок цього електрони дифундують у бік p-n переходу, залишаючи за собою нескомпенсований заряд позитивних іонів. У базі виникає електричне поле EÁ ,

спрямоване в бік переходу. Під дією цього поля дірки, інжектовані до бази при вмиканні діода в прямому напрямі, накопичуються біля межі p-n переходу. При перемиканні діода з прямого напряму на зворотний ці дірки під дією

58