2.7. Диоды с накоплением заряда (днз)

Как уже указывалось, при работе диода в импульсном режиме существенное значение при использовании его в быстродействующих схемах имеет время восстановления обратного сопротивления. Значительно улучшить этот параметр можно, если изготовить переход методом диффузии примесей. В этом случае распределение концентрации примесей полупроводников будет неравномерным (рис. 2.13, а). Такое распределение концентрации вызовет встречное диффузионное и дрейфовое движение потоков носителей, в результате чего установится состояние равновесия с определенной напряжённостью электрического поля:

E = (kT/qN_a ) dN_a /dx (2.2)

а б

Рис. 2.13

Если приложить к диоду прямое напряжение, то дырки будут инжектироваться в базу диода, однако из-за наличия внутреннего тормозящего поля они не смогут проникать вглубь области базы, а будут прижаты внутренним полем непосредственно к границе перехода. Если теперь к диоду приложить обратное напряжение, то накопленные дырки намного быстрее уйдут в p-n-переход, чем при отсутствии внутреннего поля и создадут большой обратный ток, величина которого ограничивается сопротивлением нагрузки. При этом время восстановления уменьшается в 30 – 50 раз. Это явление позволяет формировать импульсы с очень короткими задними фронтами (рис. 2.13, б). К импульсным ДНЗ предъявляют такие же требования, как и к обычным: минимальная величина сопротивления базы и малая емкость p-n-перехода. Отличительной особенностью диодов с накоплением заряда является лишь то, что для них время жизни неравновесных носителей в базе делается достаточно большим, чтобы «удержать» заряд, накопленный за время действия импульса прямой полярности. Эффектом резкого восстановления обратного сопротивления обладают в той или иной степени все полупроводниковые диоды, у которых переход получен методом диффузии примесей.

Указанным эффектом обладают, например, диоды Д312, 1А401А и ряд других.

2.8. Варикапы

Полупроводниковый прибор с одним или несколькими p-n- переходами может быть использован в качестве конденсатора с электрически управляемой емкостью. Такие приборы получили название варикапов. Эквивалентная схема варикапа показана на рис. 2.14, а, а зависимость барьерной емкости от напряжения – на рис. 2.14, б

а б

Рис. 2.14

На низких частотах можно пренебречь влиянием сопротивления базы r_s, а на высоких частотах – сопротивлением перехода r_П.

Варикапы характеризуются следующими основными параметрами:

1. Коэффициент перекрытия по емкости

K_C = С_В1/ C_B2

где С_В1 и С_В2 – общие емкости варикапа при заданных

значениях U_обр1 и U_обр2.

2. Добротность на низких частотах

Q_НЧ = ω C_БАР r_П.

3. Добротность на высоких частотах

Q_ВЧ = 1/ ωC_БАР r_S.

4. Температурный коэффициент емкости

α C_∆ = ∆C_B / C_B ∆T .

5. Температурный коэффициент добротности

α Q_B = ∆Q_B / Q_B∆T

Варикапы в основном используются на высоких и сверхвысоких частотах, поэтому важную роль играет сопротивление потерь r_s. Для его уменьшения необходимо выбирать материал с малым удельным сопротивлением. Обычно используют германий, кремний и арсенид галлия n-типа.

Варикапы могут использоваться для автоматической подстройки частоты, в малошумящих параметрических усилителях, в схемах умно­жения частоты (варакторы). К варикапам относятся диоды КВ102А-Д, 2B110A-E, Д901, Д902, к параметрическим – 1A404A, 1А408Б, к умножительным (варакторам) – 2A601A, 2A613B.