9.3. Высокочастотные диоды

Высокочастотные диоды — приборы универсального назначения. Они могут быть использованы для выпрямления, детектирования и других нелинейных преобразований электрических сигналов в диа­пазоне частот до 600 МГц. Высокочастотные диоды изготовляются, как правило, из германия или кремния и имеют точечную структуру,..

Конструкция точечного германие­вого диода показана на рис. 9.8. Диод состоит из кристалла герма­ния, припаянного к кристалло- держателю, контактного электро­да в виде тонкой вольфрамовой проволочки и стеклянного балло­на. Размеры кристалла составля­ют 1 X 1 X 0,2 мм. Радиус об­ласти соприкосновения проволочки с германием обычно не превышает 5—7 мкм.

Для получения р — я-перехода диод в процессе изготовления под­вергают токовой формовке. С этой целью через него в прямом направ­лении пропускается кратковременный импульс тока величиной до 400 мА. В результате формовки тонкий слой полупроводника, примы­кающий к острию, приобретает дырочную проводимость, а на границе

между этим слоем и основной массой пластинки возникает р — п- переход. Такая конструкция диода обеспечивает небольшую величи­ну емкости р — п-перехода (не более 1 пФ), что позволяет эффектив­но использовать диод на высоких частотах. Однако малая площадь контакта между частями полупроводника с проводимостью типа п и р не позволяет рассеивать в области р — /г-перехода значительные мощности. Поэтому точечные диоды менее мощны, чем плоскостные, и не используются в выпрямителях, рассчитанных на большие на­пряжения и токи. Они применяются, главным образом, в схемах радио-

+90 с

!+20°С

Рис, 9.9; Вольт-амперная характеристика точечного ди­ода (а) и ее зависимость от изменения температуры (б);

приемной и измерительной аппаратуры, работающей на высоких час­тотах, а также в выпрямителях иа напряжения не выше нескольких десятков вольт при токе порядка десятков миллиампер.

Включение высокочастотных точечных диодов в схему принципиаль­но не отличается от включения плоскостных выпрямительных диодов. Аналогичен и принцип работы точечного диода, основанный на свой­стве односторонней проводимости р — /г-перехода.

Типичная вольт-амперная характеристика точечного днода показа­на на рис. 9.9, а. Обратная ветвь характеристики точечного диода значительно отличается от соответствующей ветви характеристики плоскостного диода. Ввиду малой площади р — п-перехода обратный ток диода мал, участок насыщения невелик и не так резко выражен. При увеличении обратного напряжения обратный ток возрастает почти равномерно. Влияние температуры иа величину обратного тока ска­зывается слабее, чем в плоскостных диодах, — удвоение обратного тока происходит при приращении температуры на 15—20° С (рис. 9.9, б). Напомним (см. параграф 7.5), что в плоскостных р — п- переходах обратный ток возрастает примерно в 2—2,5 раза при повы­шении температуры на каждые 10° С.

Свойства высокочастотных диодов характеризуют следующие па­раметры:

Прямой ток /_пр — ток через диод при приложенном к нему по­стоянном напряжении 1 В в пропускном направлении.

Прямое падение напряжения II_лр — падение напряжения на дио­де при протекании через него постоянного прямого тока.

Обратный ток /_обр — ток, протекающий через диод в обратном направлении при указанном обратном напряжении.

Максимальное обратное напряжение £/₀бртах—наибольшее на­пряжение, при котором гарантируется отсутствие пробоя.

Максимальный прямой ток /_{пр тах} — наибольшее значение тока, при котором не происходит опасного перегрева диода.

Проходная емкость С_а — статическая емкость между зажимами диода.

Наивысшая рабочая частота /_тах — наибольшая частота, при которой величина выпрямленного тока не снижается ниже допустимо­го значения.

Высокочастотные точечные диоды могут быть использованы в схе­мах детектирования в качестве ограничителей, нелинейных сопротив­лений, коммутационных элементов и т. п.