2.4. Стабисторы

Для стабилизации небольших напряжений обычно меньших одного вольта, используют прямую ветвь воль-тамперной характеристики диода. Кремниевые стабисторы имеют напряжение стабилизации около 0,7 В. Для получения малого сопротивления базы диода и низкого прямого дифференциального сопротивления используют кремний с повышенной концентрацией примесей. Стабисторы могут выполняться и на основе других полупроводниковых материалов. В качестве стабисторов можно использовать кремниевые диоды Д219С, Д220С и селеновые выпрямители 7ГЕ1А-С, 7ГЕ2А-С. Для получения более высокого напряжения стабилизации (в пределах 1,4…2,8 В) используют последовательное соединение стабисторов. К стабисторам относятся диоды 2С107А, КС113А и другие.

2.5. Высокочастотные диоды

Высокочастотные диоды предназначены для детектирования колебаний высокой частоты и используются в радиоприемной, телевизионной,телекоммуникационной и другой аппаратуре. Они могут быть точечными, диффузионными, сплавными и иметь меза-структуру. Конструкция германиевого точечного диода изображена на рис. 2.9.

Рис. 2.9

0снову конструкции составляет стеклянный баллон, в торцах которого установлены металлические контакты, имеющие гибкие ленточные выводы. Внутренний вывод представляет собой электрод из вольфрамовой проволоки, имеющей изгибы с целью уменьшения механических напряжений. Эквивалентная схема точечного диода имеет вид, показанный на рис. 2.10, а.

Рис. 2.10

Эта схема, кроме сопротивления перехода r_п и емкости С_п, содержит сопротивление r_s, которое называется сопротивлением растекания, величина которого определяется геометрическими размерами и конфигурацией точечного перехода. Если предположить, что контакт имеет полусферическую форму, то величина сопротивления r_s может быть приближенно определена из выражения

r_s= ρ/2πa (2.1)

где – величина удельного сопротивления полупроводника; а – радиус закругления контакта, величина которого примерно равна 2·10^-5 м.

Вольт-амперная характеристика точечного диода показана на рис. 2.10, б. Прямая ветвь совпадает с теоретической ВАХ только на начальном участке, а обратная существенно отличается, так как не имеет участка насыщения, что объясняется процессами ударной ионизации в неоднородном поле точечного контакта.

Барьерная емкость точечных диодов обычно невелика и не превышает 1 пФ, а их рабочая частота не более 150 МГц. К германиевым точечным диодам относятся диоды Д25-И, 1Д402-А, 1Д402-Б, ГД403А-В, а также Д312 являющийся «диффузионным».

В конструктивном отношении кремниевые точечные диоды не отли­чаются от германиевых. Например, диоды Д101-103 имеют металлостеклянный корпус и гибкие ленточные выводы (см. рис. 2.9). В последнее время часто находят применение металлостеклянные (рис. 2.11, а), миниатюрные стеклянные (рис. 2.11, б) и пластмассовые корпуса.

Рис. 2.11

2.6. Импульсные диоды

Импульсные диоды предназначены для работы в устройствах импульсной техники. Особенностью их является то, что при больших уровнях переключающего сигнала проявляются эффекты накопления и рассасывания носителей.

При подаче на диод прямого импульса напряжения (рис. 2.12, а) ток через диод не мгновенно достигает максимальной величины, так как требуется определенное время для инжекции носителей через переход. В результате этого передний фронт импульса тока оказывается искаженным (рис. 2.12, б). Инжекция носителей приводит к снижению сопротивления прилегающих к p-n- переходу областей, и ток достигает максимального значения.

Рис. 2.12, а, б

При переключении диода с прямого напряжения на обратное в первый момент обратный ток достигает большой величины и ограничивается сопротивлением внешней нагрузки, а также сопротивлением r_S. После этого обратный ток уменьшается до своего стационарного значения I_НАС вследствие рекомбинации неосновных носителей или ухода их через переход. Поэтому для импульсных диодов вводится такой параметр, как время восстановления t_ВОССТ, которое равно интервалу времени от момента подачи импульса обратной полярности до момента, когда обратный ток достигнет заданной величины.

Теперь подадим импульс прямого тока через диод (рис. 2.12, в) и будем исследовать форму импульса напряжения (рис. 2.12 г).

Рис. 2.12, в, г

В первый момент наблюдается выброс импульса напряжения вследствие повышенного сопротивления базы диода, а затем его постепенное уменьшение до какой-то стационарной величины из-за инжекции носителей и понижения сопротивления прилегающих к переходу областей. В связи с этим вводят еще один временной параметр – время установления прямого сопротивления t_уст – интервал времени от начала протекания тока через диод до момента, когда напряжение на нем понизится до 1,2 от установившейся величины. После прекращения действия импульса прямого тока на p-n- переходе сохраняется остаточное напряжение, вызванное ранее инжектированными носителями, которое исчезает после их рекомбинации.

Переходы импульсных диодов изготавливаются такими же методами, как и высокочастотные, а большинство конструкций имеет металлостеклянный или стеклянный баллон с круглыми выводами (см.рис. 2.11, а, б). В последующие годы в связи с миниатюризацией радиоаппаратуры выпускались также диоды, расположенные на керамической плате и предназначенные для применения в заливных и капсулированных микромодулях. В дискретном исполнении производятся диоды КД521A, Б, КД522А, Б и ряд других.

Основными параметрами высокочастотных и импульсных диодов являются:

1. Постоянное прямое напряжение при заданном прямом токе.

2. Максимальная величина обратного тока при максимальной величине обратного напряжения.

3. Емкость диода при заданной величине обратного напряжения.

4. Время восстановления обратного сопротивления.

5. Время установления прямого сопротивления.

6. Постоянные и импульсные обратные напряжения.

7. Средний выпрямленный ток.

8. Импульсный прямой ток.

9. Частота без снижения режима.

10. Диапазон рабочих температур.