17. Диоды с накоплением заряда.

Существенное значение при использовании диодов в импульсном режиме в быстродействующих схемах имеет время восстановления обратного сопротивления. Изготовление p-n переходов методом диффузии примеси значительно улучшает tвосст. В этом случае распределение концентрации примесей полупроводников будет неравномерно (рис 34а). полупроводниковые диоды, построенные по заданному принципу, называются диодами с накоплением заряда (ДНЗ).Наличие градиентов концентрации носителей близи границы p-n переходов вызывает встречное диффузионное и дрейфовое движение потоков носителей в пограничных с p-n переходом областях полупроводниковой структуры. В результате чего возникает состояние равновесия с определенной напряженностью электрического поля

Прямое напряжение, поданное на диод, создает инжекцию дырок из р-области в n-базу диода. Однако, из-за наличия внутреннего тормозящего поля в базе, дырки не проникают вглубь области базы, а оказываются «прижатыми» непосредственно к границе перехода встроенным электрическим полем с напряженностью Е (18). При обратном напряжении «прижатые » встроенным полем к границе перехода накопленные дырки намного быстрее экстрагируются p-n переходом, чем при отсутствии внутреннего поля, и создают большой обратный ток, величина которого характеризуется сопротивлением нагрузки. При этом время восстановления уменьшается в 30-50 раз. Время жизни неравновесных носителей в базе делается достаточно большим, чтобы удержать заряд, накопленный за время действия импульса прямой полярности. Это явление позволяет формировать импульсы с очень короткими задними фронтами.

Рис 34 а) распределение примесей в базе; б) переходный процесс при прохождении импульсного синапса в ДНЗ

К импульсным ДНЗ применяют такие же требования как и к обычным – минимальная величина сопротивления и базы и малая емкость p-n перехода. Эффектом резкого восстановления обратного сопротивлении обладают в той или степени все полупроводниковые диоды, у которых переход получен методом диффузии примеси. Например диоды В312, 1А401А и ряд других. Еще большим быстродействием по сравнению с ДНЗ обладают диоды Шотки.

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки – это полупроводниковые приборы, построенные на основе структуры металл-полупроводник. Такой электрический переход обладает рядом особенных свойств (отличных от свойств полупроводникового p-n перехода). К ним относятся:

1. понижение падения напряжения при прямом включении

2. высокий ток утечки

3. очень маленький заряд обратного восстановления

последнее объясняется тем, что по сравнению с обычным p-n переходом, у таких диодов отсутствует диффузия, связанная с инжекцией неосновных носителей. То есть они работают только на основных носителях, а их быстродействие определяется только барьерной емкостью. В диодах Шотки предельная частота значительно выше обычных диодов. Изготавливают диоды Шотки обычно на основе кремния или арсенида галлия, реже на основе германия.