Высокочастотные диоды

В высокочастотных диодах с целью уменьшения емкости перехода уменьшают его площадь S.

В зависимости от способа изготовления перехода с малой площадью различают точечные и микросплавные (микроплоскостные) диоды. Последние имеют несколько большую площадь перехода и пригодны для работы на частотах до 20МГц.

Германиевые точечные диоды обычно изготавливаются из n –германия к которому подпружинивают проволочку (иглу) из бериллиевой бронзы или вольфрама, покрытого индием. Для кремниевых т очечных диодов используют n –кремний и иглу покрытую алюминием, который служит акцептором. Вся конструкция помещается в стекляный корпус с герметично впаяными выводами. Однако p-n перехода здесь ещё нет.

Затем следует процесс формовки импульсом тока определённой амплитуды и длительности. В результате точечного разогрева из иглы в основной полупроводник диффундируют примеси, создающие область с противоположным типом проводимости.

Таким образом, в месте контакта иглы с полупроводником образуется миниатюрный p-n переход полусферической формы.

Малая площадь перехода ограничивает величину прямого тока значениями порядка 100мА, но барьерная ёмкость перехода большинства точечных диодов не превышает значения в 1пФ, хотя их диффузионная ёмкость сравнительно велика. до 150В.

О собенностью ВАХ точечного диода является отсутствие участка насыщения на обратной ветви, значительные ток утечки и тепловой ток, из за ухудшенного отвода тепла от перехода. Сопротивление растекания определяется областью полупроводника вблизи p-n перехода где сгущаются линии тока.

Опорные диоды или кремниевые стабилитроны

Т ак называются диоды в которых лавинный или туннельный пробой p-n перехода используется с целью стабилизации напряжения. Рабочим участком ВАХ стабилитрона является участок обратной ветви, соответствующий пробою.

Наличие участка АБ, где малому изменению напряжения соответствует большое изменение тока, позволяет использовать стабилитроны в качестве стабилизаторов напряжения или эталонных (опорных) источников напряжения. Германиевые диоды здесь не могут быть использованы, т.к. им свойственен тепловой (необратимый) пробой.

Если входное напряжение изменить на ΔU_нест , то ток через стабилитрон получит приращение ΔI_ст, а

выходное напряжение . Так как подставляя получим:

или Отсюда следует, что чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона тем меньше изменение выходного напряжения вызванное изменением входного.

Такой стабилизатор напряжения называется параметрическим.

Параметры стабилитронов

1. -номинальное напряжение стабилизации – падение напряжения на стабилитроне при заданном значении тока. Как у отечественных, так и у зарубежных стабилитронов эта величина лежит в пределах от 2 до 300 В. Низковольтные стабилитроны (от 2 до5 В) изготавливаются на основе сильно легированного кремния и в них имеет место туннельный пробой. В стабилитронах с U_ст.ном от 5 до 7 В одновременно имеет место как туннельный, так и лавинный пробой, при U_ст.ном выше 10 В основную роль играет лавинный пробой.

2. и -соответственно минимальный и максимальный ток стабилизации. Минимальный ток стабилизации ограничивается условием существования устойчивого пробоя и имеет порядок единиц – десятков миллиампер. максимальный ток стабилизации ограничен допустимым перегревом

перехода т.е. максимальной мощностью рассеивания . У современных стабилитронов I_ст.мах лежит в пределах от единиц миллиампер до единиц ампер, а P_мах от сотен милливатт до единиц ватт.

3. -дифференциальное сопротивление на рабочей ветви ВАХ от десятых долей ом у мощных низковольтных стабилитронов, до сотен ом у высоковольтных. Этот параметр в основном определяется сопротивлением толщи полупроводника за пределами p-n перехода. У наиболее распространённых в употреблении маломощных, низковольтных стабилитронов эта величина лежит в пределах 10-50 ом.

4. -температурный коэффициент напряжения. Его размерность % / C^o.

В еличина и знак ТКН зависят от характера пробоя. Туннельный эффект характеризуется отрицательным ТКН, а лавинный положительным. Наименьший ТКН имеют стабилитроны с номинальным напряжением стабилизации около 5,6В. Для уменьшения ТКН лавинных стабилитронов встречно – последовательно с ними включают один или два обычных диода, которые оказываются смещены в прямом направлении, в то время как сам стабилитрон смещён в обратном. Таким образом достигается компенсация увеличения напряжения на стабилитроне при возрастании температуры, за счет уменьшения напряжения на смещеннном в прямом направлении диоде.

П римером таких стабилитронов, которые называются термокомпенсированными служит отечественный стабилитрон Д818, у которого последовательно со стабилитроном включены два компенсационных p-n перехода.