nadi diod direka untuk beroperasi dalam litar nadi berkelajuan tinggi. Ciri khas utama diod berdenyut, serta diod frekuensi tinggi, adalah kawasannya yang kecil. р-n peralihan dan jangka hayat pendek pembawa caj tidak seimbang. Parameter utama diod berdenyut ialah masa pemulihan rintangan terbalik t matahari, ditakrifkan sebagai masa semasa diod masuk ke keadaan mati apabila kekutuban voltan merentasi diod berubah serta-merta dari hadapan ke belakang. Untuk diod nadi, ciri parameter yang sama bagi diod penerus ditunjukkan. Reka bentuk dan teknologi pembuatan diod berdenyut adalah serupa dengan reka bentuk dan teknologi pembuatan diod frekuensi tinggi konvensional. Dalam litar nadi berkelajuan tinggi, diod Schottky digunakan secara meluas, kawasan persimpangan yang biasanya berdiameter 20-30 μm, dan kapasiti penghalang tidak melebihi 1 pF. Satu ciri diod Schottky ialah ketiadaan suntikan pembawa cas minoriti ke dalam semikonduktor, oleh itu faktor utama yang mempengaruhi tempoh proses sementara ialah cas semula hanya kapasiti penghalang. Diod Schottky boleh beroperasi pada frekuensi sehingga 15 GHz, dan masa penukarannya ialah kira-kira 0.1 ns.

Dalam litar nadi yang menghasilkan denyutan dengan tepi curam, diod penyimpanan cas (CSD) digunakan. Dalam diod ini, kekotoran dalam tapak diagihkan tidak sekata: kepekatannya lebih dalam dalam tapak dan kurang dekat р-n peralihan, akibatnya dalaman medan elektrik. Medan ini menghalang lubang daripada disuntik di bawah voltan langsung daripada menembusi jauh ke dalam pangkalan. R-wilayah ke dalam pangkalan, iaitu, memastikan kumpulan mereka berhampiran sempadan р-n peralihan. Di samping itu, medan di bawah voltan terbalik ini membantu membebaskan pangkalan daripada pembawa minoriti, mengakibatkan penurunan dalam t matahari berpuluh-puluh kali dan lonjakan negatif nadi semasa ternyata hampir segi empat tepat.

Pada masa ini, diod dengan p-i-n–struktur. Diod ini banyak didop R Dan P kawasan cukup terpisah kawasan luas dengan kekonduksiannya sendiri. Medan elektrik hanya bertindak dalam i- kawasan dan ia hampir homogen. Kapasiti penghalang p-i-n diod kerana lebar i- kawasannya kecil dan lemah bergantung kepada voltan yang dikenakan pada diod.

Ciri-ciri kerja p-i-n- diod adalah seperti berikut. Pertama, dengan pincang ke hadapan, elektron disuntik daripada P-kawasan dan lubang dari R-wilayah dalam i- kawasan yang menghala ke penurunan mendadak rintangan hadapan diod. Kedua, pembawa semasa masuk saya- Kawasan bergerak bukan sahaja disebabkan oleh penyebaran, tetapi juga hanyut di lapangan, yang meningkatkan kelajuannya dan mengurangkan masa pemindahan pembawa semasa. Kedua-dua faktor ini meningkatkan nilai kekerapan maksimum operasi diod tersebut. Dengan voltan terbalik, pengekstrakan intensif pembawa berlaku dari i- kawasan, yang membawa kepada peningkatan tambahan dalam rintangan terbalik. Justeru, untuk p-i-n diod adalah tipikal sikap yang hebat berbalik kepada rintangan langsung, yang menentukan sifat nadi yang baik dalam mod operasi pensuisan. Di samping itu, diod sedemikian boleh menukar kuasa yang agak tinggi dalam nadi, sehingga beberapa puluh kW.

Ia digunakan sebagai diod nadi mesadioda. Keanehan mereka adalah teknologi pembuatan mereka. Apabila membuat diod ini menggunakan kaedah etsa terpilih, tonjolan kon terbentuk - jadual yang dipanggil "mesas". Teknologi ini memungkinkan untuk mendapatkan r-p simpang dengan kawasan yang sangat kecil dan kemuatan simpang kecil dan dengan itu masa penukaran yang singkat

Rajah.1.4. Reka bentuk dua jenis diod nadi

Penamaan grafik diod nadi adalah sama dengan penerus; kemungkinan reka bentuk diod nadi ditunjukkan dalam Rajah 1.4.

Soalan kawalan

1. Berikan klasifikasi diod semikonduktor.

2. Bagaimanakah suhu mempengaruhi ciri voltan arus germanium dan diod penerus silikon?

3. Namakan parameter utama diod penerus.

4. Apakah keperluan untuk diod frekuensi tinggi dan berdenyut?

5. Apakah keistimewaan kerja tersebut? p-i-p diod dan diod simpanan cas (CSD)?

Peraturan untuk menghantar Soalan untuk Mesyuarat Pendidikan Negeri 2012 (EU-08):

1. Failkan dalam format .doc (Word2003); sebagai pilihan terakhir - .docx (Word2007/2010).

2. Tetapkan margin 0.7 cm pada setiap sisi dalam fail pada helaian, orientasi potret.

3. Perenggan hendaklah menonjol dengan jelas, kira-kira 1cm (Format\Perenggan\Baris Pertama: Inden, 1cm)

4. Susun teks mengikut lebar, gambar di tengah.

5. SEMUA teks mestilah dalam 14 fon Times New Roman (tiada pemadatan atau penipisan fon).

6. Jarak baris – Tunggal, boleh berbeza dari 0.9 hingga 1.2 untuk mengisi halaman (Single = Tepat: 16pt).

7. Setiap soalan sebaiknya hendaklah mengambil 1 atau 2 muka surat teks (dengan atau tanpa gambar), tetapi TIDAK LEBIH daripada 3 (tiga) muka surat (jika gambar besar).

8. SETIAP soalan mesti bermula pada halaman baharu, gunaCtrl+ Masuk untuk pergi ke halaman baharu dalam Word.

9. Tajuk soalan dengan nombor diserlahkan dalam huruf tebal dengan garis bawah, 14 font.

10. Dalam kandungan soalan, perkataan (takrifan) yang diperlukan boleh diserlahkan dalam huruf tebal, tetapi BUKAN dalam huruf condong, BUKAN digariskan, dan BUKAN dalam daftar.

11. Soalan sebaiknya harus menduduki tempat yang optimum pada halaman, i.e. isi halaman tersebut sepenuhnya. Untuk melakukan ini, anda boleh mengubah jarak baris dari 0.9 hingga 1.2 (berdasarkan tetapan Tunggal).

12. Jawatan (huruf, simbol) dalam gambar sebaiknya hendaklah bersaiz 14 (iaitu, sama dengan teks dalam kandungan soalan), tetapi TIDAK KURANG daripada 2 kali lebih kecil daripada saiz fon 14.

13. Setiap gambar (lukisan) hendaklah ditandatangani.

14. Warna gambar tidak penting jika teks tidak merujuk kepada warna.

15. Gambar mestilah jelas dan mempunyai tanda yang boleh dibaca.

16. Untuk semua gambar dalam menu "Balut Teks", pilih "Dalam teks"; dalam kes yang jarang berlaku (gambar yang kecil atau sangat memanjang menegak), anda boleh "Sekeliling bingkai" dan mengalihkan gambar ke jidar kiri atau kanan lembaran itu.

17. Dalam kes yang jarang berlaku, dibenarkan untuk tidak menandatangani nama gambar (jika ia kecil, contohnya, diod UGO, dll.).

18. Gambar mungkin mengandungi nama gambar (Gamb. 2.12, halaman terakhir)

19. Tidak perlu memasukkan nombor muka surat pada helaian.

20. Topik bahan yang ditemui mestilah betul-betul bertepatan dengan tajuk soalan, tidak perlu menuang terlalu banyak air.

Semua perkara dalam peraturan adalah kegunaan praktikal, telah diuji berulang kali dan wajib; akan membolehkan kami mengedit secara produktif dan seterusnya memuat turun bahan yang telah kami kumpulkan. (butiran? – PM) oleh ZX

1.10 Diod nadi

Diod nadi ialah diod semikonduktor dengan tempoh sementara yang singkat dan bertujuan untuk digunakan dalam mod nadi kerja.

Mod nadi ialah mod apabila diod bertukar daripada voltan hadapan kepada voltan terbalik pada selang masa yang pendek mengikut susunan pecahan mikrosaat, manakala peranan penting Proses sementara dimainkan di sini. Tujuan utama diod nadi adalah untuk berfungsi sebagai elemen pensuisan. Keadaan operasi diod berdenyut biasanya sepadan dengan tahap suntikan yang tinggi, iaitu, arus hadapan yang agak besar. Akibatnya, sifat dan parameter diod berdenyut ditentukan oleh proses sementara.

Salah satu yang pertama dibangunkan ialah reka bentuk diod nadi titik (Rajah 2.11). Diod titik terdiri daripada hablur germanium yang dipateri pada pemegang kristal, elektrod sesentuh dalam bentuk dawai nipis dan belon kaca. Ciri diod titik ialah rintangan tapaknya yang tinggi, yang membawa kepada peningkatan voltan hadapan merentasi diod.

nasi. 2.11. Reka bentuk diod nadi:

1 – kristal semikonduktor; 2 – pemegang kristal; 3 - pateri; 4 – spring sentuh; 5 – badan kaca; 6 – tiub kovar; 7 – terminal luaran

Oleh kerana kelemahan diod titik, ia hampir sepenuhnya digantikan oleh diod berdenyut, pengeluarannya berdasarkan kaedah produktif dan terkawal moden untuk membentuk persimpangan p-n (teknologi planar, pertumbuhan epitaxial). Bahan semikonduktor sumber utama dalam kes ini ialah silikon, dan kadangkala galium arsenide.

Untuk mempercepatkan proses sementara dalam diod berdenyut silikon dan untuk mengurangkan masa pemulihan rintangan songsang diod ini, kekotoran emas dimasukkan ke dalam silikon asal. Kekotoran ini memastikan kemunculan tahap tenaga perangkap penggabungan semula dalam jurang jalur silikon dan penurunan dalam hayat pembawa minoriti.

Pada masa ini, kebanyakan reka bentuk mempunyai logam-seramik, logam-kaca atau kes logam dengan petunjuk jalur.

Mari kita pertimbangkan proses menukar diod sedemikian apabila terdedah kepada nadi segi empat tepat (Rajah 2.12).

Dengan voltan terus di kawasan itu, pembawa disuntik dari kawasan pemancar ke kawasan asas dan terkumpul di sana. Apabila kekutuban voltan diterbalikkan pada saat pertama, magnitud arus terbalik akan menjadi ketara, dan rintangan songsang diod akan berkurangan dengan mendadak, kerana pembawa minoriti terkumpul di pangkalan, di bawah pengaruh arah perubahan arah. kekuatan medan elektrik, akan mula bergerak ke arah persimpangan p-n, membentuk nadi arus songsang. Apabila mereka bergerak ke kawasan pemancar, bilangan mereka akan berkurangan dan selepas beberapa ketika arus songsang akan mencapai nilai keadaan mantap biasa, dan rintangan diod akan menjadi arah terbalik akan dipulihkan kepada nilai normal.

nasi. 2.12. Transien dalam diod berdenyut

Proses mengurangkan cas terkumpul di pangkalan dipanggil resorpsi, dan masa semasa arus terbalik berubah dari nilai maksimum kepada keadaan mantap dipanggil masa pemulihan rintangan terbalik. Masa pemulihan rintangan songsang adalah salah satu daripada parameter yang paling penting diod nadi. Lebih kecil ia, lebih baik diod. Untuk meningkatkan sifat diod berdenyut, semikonduktor awal dipilih dengan pembawa cas jangka hayat yang singkat (untuk proses penggabungan semula yang lebih sengit di pangkalan), dan persimpangan p-n itu sendiri dibuat dengan kawasan kecil untuk mengurangkan nilai kapasitans penghalang simpang.

Kesimpulan:

Diod nadi beroperasi dalam mod kunci elektronik.

Tempoh nadi boleh menjadi sangat pendek, jadi diod mesti beralih dari satu keadaan ke keadaan lain dengan cepat.

Parameter utama yang mencirikan prestasi diod berdenyut ialah masa pemulihan rintangan terbalik.

Untuk mengurangkan ini, langkah khas digunakan yang mempercepatkan proses penyerapan pembawa caj minoriti di pangkalan.

Keperluan untuk diod berdenyut dipenuhi dengan baik oleh diod berdasarkan penghalang Schottky, yang mempunyai inersia yang sangat rendah kerana ketiadaan suntikan dan pengumpulan pembawa cas minoriti di pangkalan.

FREKUENSI TINGGI, DIOD NADI, VARIKA

Diod frekuensi tinggi

Diod frekuensi tinggi ialah peranti serba guna. Ia boleh digunakan untuk pembetulan, pengesanan dan transformasi tak linear lain bagi isyarat elektrik dalam julat frekuensi sehingga 600 MHz. Diod frekuensi tinggi biasanya diperbuat daripada germanium atau silikon dan mempunyai struktur titik. Reka bentuk diod germanium titik ditunjukkan dalam Rajah. 6.8. Diod terdiri daripada kristal germanium yang dipateri pada pemegang kristal, elektrod sentuhan dalam bentuk dawai tungsten nipis dan belon kaca. Dimensi kristal ialah 1x1x0.2 mm. Jejari kawasan hubungan antara wayar dan germanium biasanya tidak melebihi 5 – 7 µm.

Untuk mendapatkan r-p Diod simpang tertakluk kepada pengacuan semasa semasa proses pembuatan. Untuk tujuan ini, nadi arus jangka pendek sehingga 400 mA disalurkan melaluinya ke arah hadapan. Hasil daripada pengacuan, lapisan nipis semikonduktor bersebelahan dengan hujung memperoleh kekonduksian lubang, dan di sempadan antara lapisan ini dan jisim utama plat a r-p peralihan. Reka bentuk diod ini menyediakan kapasiti kecil r-p peralihan (tidak lebih daripada 1 pF), yang membolehkan diod digunakan dengan berkesan pada frekuensi tinggi. Walau bagaimanapun, kawasan sentuhan kecil antara bahagian semikonduktor dengan jenis kekonduksian P Dan R tidak membenarkan penyebaran di kawasan tersebut r-p peralihan kuasa yang ketara. Oleh itu, diod titik kurang berkuasa daripada diod satah dan tidak digunakan dalam penerus yang direka untuk voltan dan arus tinggi. Ia digunakan terutamanya dalam litar peralatan penerima dan pengukur radio yang beroperasi pada frekuensi tinggi, serta dalam penerus untuk voltan tidak melebihi beberapa puluh volt pada arus urutan berpuluh-puluh miliamp.

Kemasukan diod titik frekuensi tinggi dalam litar pada asasnya tidak berbeza daripada kemasukan diod penerus satah. Prinsip operasi diod titik adalah serupa, berdasarkan sifat kekonduksian sehala r-p peralihan.

Ciri voltan arus biasa bagi diod titik ditunjukkan dalam Rajah. 6.9, A. Cawangan terbalik bagi ciri-ciri diod titik berbeza dengan ketara daripada cawangan yang sepadan bagi ciri-ciri diod satah.

Disebabkan kawasan yang kecil hlm- n peralihan, arus terbalik diod adalah kecil, kawasan tepu adalah kecil dan tidak begitu ketara. Apabila voltan terbalik meningkat, arus terbalik meningkat hampir seragam. Kesan suhu pada magnitud arus terbalik adalah lebih lemah daripada diod planar - arus songsang berganda dengan peningkatan suhu 15 – 20°C (Rajah 6.9, b). Mari kita ingat (bahagian 6.1) bahawa dalam planar r-p peralihan, arus songsang meningkat kira-kira 2 – 2.5 kali dengan peningkatan suhu bagi setiap 10°C.

Sifat-sifat diod frekuensi tinggi dicirikan oleh parameter yang serupa dengan yang dinyatakan dalam perenggan 6.1. Berikut adalah penting untuk menilai sifat diod frekuensi tinggi:

Jumlah kapasiti diod DENGAN D ialah kapasitansi yang diukur antara terminal diod pada voltan dan frekuensi pincang yang diberikan.

Rintangan pembezaan r perbezaan - nisbah kenaikan voltan pada diod kepada kenaikan arus kecil yang menyebabkannya.

Jarak frekuensi ∆f- perbezaan dalam nilai frekuensi mengehadkan di mana purata arus diperbetulkan diod tidak kurang daripada pecahan tertentu nilainya pada frekuensi terendah.

Diod titik frekuensi tinggi boleh digunakan dalam litar pengesanan, sebagai penghad, rintangan tak linear, elemen pensuisan, dsb.

DALAM tahun lepas Diod berdasarkan tindakan pembetulan logam - hubungan semikonduktor - yang dipanggil Diod Schottky. Tidak seperti diod titik konvensional, di mana sentuhan dibuat dengan menekan jarum logam, dalam diod Schottky sentuhan adalah filem nipis logam (emas, nikel, aluminium, platinum, tungsten, molibdenum, vanadium, dll.). Seperti yang ditunjukkan di atas (bahagian 3.8), peranti yang menggunakan sentuhan logam semikonduktor beroperasi pada pembawa cas majoriti, yang boleh mengurangkan inersianya dengan ketara dan, oleh itu, meningkatkan prestasi. Masa menukar diod Schottky daripada keadaan terkunci kepada keadaan terbuka dan sebaliknya ditentukan oleh nilai kecil kapasiti penghalang, yang biasanya tidak melebihi 0.01 pF.

Kelebihan utama diod Schottky berbanding diod berdasarkan r-p peralihan - kemungkinan mendapatkan nilai rintangan sentuhan langsung yang lebih rendah, kerana lapisan logam dalam sifat ini lebih tinggi daripada mana-mana, walaupun lapisan semikonduktor yang didopkan dengan banyak.

Rintangan hadapan rendah dan kapasiti kecil penghalang Schottky membolehkan diod beroperasi pada frekuensi ultra tinggi. Julat frekuensi operasi biasa ialah 5-250 GHz dan masa penukaran kurang daripada 0.1 ns. Arus terbalik diod Schottky adalah kecil dan berjumlah beberapa mikroamp. Voltan terbalik terletak dalam julat 10...1000 V.

Perlu diingatkan bahawa diod Schottky menjadi meluas secara relatif baru-baru ini (pada awal 70-an), walaupun teori mereka bermula lebih dari 50 tahun. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa hanya dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terima kasih kepada penambahbaikan dalam teknologi pengeluaran peranti semikonduktor dan litar bersepadu, adakah mungkin untuk mendapatkan halangan Schottky dengan ciri dan parameter yang hampir ideal.

Diod nadi

Diod nadi direka bentuk untuk beroperasi dalam litar nadi berkelajuan tinggi dengan masa penukaran 1 μs atau kurang. Dengan denyutan operasi yang begitu singkat, adalah perlu untuk mengambil kira inersia proses menghidupkan dan mematikan diod dan mengambil reka bentuk dan langkah teknologi yang bertujuan untuk mengurangkan kapasiti penghalang dan mengurangkan jangka hayat pembawa cas bukan keseimbangan di rantau ini. r-p peralihan.

Dengan kaedah pembuatan r-p diod nadi peralihan terbahagi kepada titik, aloi, dikimpal Dan penyebaran(mesa dan planar). Reka bentuk diod kumpulan ini ditunjukkan dalam Rajah. 6.10.

Reka bentuk diod nadi titik (Rajah 6.10, A) secara praktikalnya tidak berbeza dengan reka bentuk diod frekuensi tinggi konvensional. Dalam sesetengah kes, untuk memperbaiki ciri-ciri diod, bendasing (biasanya indium atau aluminium) digunakan pada hujung jarum sentuhan, membentuk pusat penerima dalam germanium dan silikon. n-jenis. Semasa proses electroforming, kawasan sentuhan hampir semikonduktor menjadi panas dengan hebat dan bahan bersaiz kecil terbentuk terus di bawah hujung jarum. R-wilayah.

Dalam diod aloi (Rajah 6.10, b) р−п Peralihan diperoleh dengan menggabungkan sekeping aloi yang mengandungi atom bendasing penerima ke dalam kristal semikonduktor pengalir elektronik. Sempadan antara kristal tunggal asal dan kristal yang banyak didop R-layer mewakili р−п peralihan. Biasanya kaedah ini digunakan dalam pembuatan diod nadi silikon. Apabila mencipta diod germanium yang serupa, bukannya kaedah gabungan, kaedah kimpalan nadi digunakan (Rajah 6.10, V). Dalam kes ini, jarum emas nipis (dengan bahan tambahan galium) dibawa ke kristal germanium dan nadi arus amplitud tinggi melalui sentuhan yang terhasil, akibatnya hujung jarum emas dikimpal ke germanium.

Diod berdenyut terpantas dihasilkan oleh resapan bendasing penderma atau penerima ke dalam semikonduktor pepejal.

Menembusi ke kedalaman tertentu semikonduktor, atom meresap mengubah jenis kekonduksian bahagian kristal ini, akibatnya R− P peralihan. Selepas mendapatkan struktur resapan, etsa kimia permukaan semikonduktor dijalankan, selepas itu R− P peralihan dikekalkan hanya dalam kawasan kecil yang naik di atas seluruh permukaan dalam bentuk meja (mesa). Kristal jenis ini dipanggil mesastructure (Rajah 6.10, G). Kapasiti R− P Peralihan mesadiod adalah lebih rendah, dan voltan pecahan lebih tinggi daripada aloi atau diod yang dikimpal. Masa penukaran interdiod tidak melebihi 10 ps.

Diod yang diperoleh menggunakan teknologi planar epitaxial sangat menjanjikan (Rajah 6.10, d). Semasa pembuatannya, bendasing dimasukkan secara tempatan ke dalam semikonduktor (biasanya silikon) − melalui "tingkap" dalam filem oksida pelindung SiO 2. Yang terhasil R− P Peralihan dicirikan oleh kestabilan dan kebolehpercayaan parameter yang tinggi.

Litar paling mudah untuk menyambungkan diod nadi ditunjukkan dalam Rajah. 6.11, A. Di bawah pengaruh nadi masukan kekutuban positif (Rajah 6.11, b) arus terus mengalir melalui diod, magnitudnya ditentukan oleh amplitud nadi, rintangan beban dan rintangan diod terbuka. Jika voltan terbalik dikenakan pada diod yang melaluinya arus terus mengalir untuk menghalangnya, maka diod tidak menutup serta-merta (Rajah 6.11, V).

nasi. 6.11. Gambar rajah sambungan (a) dan osilogram

voltan masukan (b) dan arus (c) diod nadi

Pada saat pertama terdapat peningkatan mendadak dalam arus terbalik saya 1 melalui diod dan hanya secara beransur-ansur dari masa ke masa ia berkurangan dan mencapai nilai keadaan mantap saya arr. Fenomena ini dikaitkan dengan spesifik kerja R− P peralihan dan merupakan manifestasi daripada apa yang dipanggil kesan pengumpulan. Intipati kesan ini adalah seperti berikut. Apabila arus terus mengalir melalui R− P Peralihan dilakukan dengan suntikan pembawa. Hasil daripada suntikan, kepekatan pembawa nonequilibrium minoriti diwujudkan di sekitar peralihan yang terdekat, yang berkali ganda lebih tinggi daripada kepekatan pembawa minoriti keseimbangan di rantau ini R− P peralihan: semakin tinggi kepekatan pembawa minoriti, semakin besar arus songsang. Jangka hayat pembawa nonequilibrium adalah terhad − secara beransur-ansur kepekatan mereka berkurangan kerana penggabungan semula dan kerana melarikan diri melalui R− P peralihan. Oleh itu, selepas beberapa lama (τ dalam Rajah 6.11, V) pembawa minoriti nonequilibrium akan hilang; arus songsang akan dikembalikan kepada nilai normal saya arr.

Ciri utama diod berdenyut adalah mereka tindak balas sementara. Ia mencerminkan proses pemulihan arus songsang dan rintangan songsang diod apabila terdedah kepada voltan nadi kekutuban songsang (lihat Rajah 6.11, V).

Parameter utama diod nadi:

Masa pemulihan rintangan terbalikτ dalam − selang masa dari saat arus melalui sifar selepas menukar diod daripada arus hadapan yang diberikan kepada keadaan voltan songsang yang diberikan sehingga arus songsang mencapai nilai rendah yang diberikan.

Penukaran casQPC− sebahagian daripada cas terkumpul mengalir ke dalam litar luar apabila arah arus berubah dari hadapan ke belakang.

Jumlah kapasiti CD− kapasitansi diukur antara petunjuk diod pada voltan dan frekuensi pincang yang diberikan.

Voltan ke hadapan nadiU di − nilai puncak voltan hadapan merentasi diod untuk nadi arus hadapan yang diberikan.

Denyutan arus ke hadapan saya di − nilai puncak denyut arus hadapan pada tempoh, kitaran tugas dan bentuk tertentu.

Untuk diod berdenyut, nilai voltan ke hadapan terus juga ditunjukkan U apabila bocor arus terus saya dan magnitud arus songsang saya arr. pada nilai voltan terbalik yang diberikan U arr. Mod had ditentukan oleh nilai voltan terbalik pemalar maksimum yang dibenarkan U arr. maks, nilai maksimum yang dibenarkan bagi voltan terbalik nadi U Aubrey. max , serta nilai arus terus maksimum yang dibenarkan saya cth. arus denyutan maks dan maksimum yang dibenarkan ke hadapan saya di. maks.

Diod nadi digunakan secara meluas dalam litar nadi untuk pelbagai tujuan, contohnya dalam litar logik komputer digital elektronik.

Varicaps

Mereka dipanggil varicaps diod semikonduktor, yang menggunakan kapasitans penghalang berkunci r-p peralihan, bergantung pada magnitud voltan terbalik yang digunakan pada diod. Reka bentuk varicap ditunjukkan dalam Rajah. 6.12. Satu tiang aluminium 4 dicantumkan ke dalam hablur silikon 5 pada satu sisi dalam vakum untuk mendapatkan r-p peralihan, dan sebaliknya - aloi emas - antimoni untuk mendapatkan sentuhan ohmik 6. Struktur ini dicantum dalam vakum ke dalam pemegang kristal bersalut emas 7. Terminal dalaman 2 dipasang pada tiang aluminium. Sambungan pemegang hablur dengan silinder 3 dan terminal 1 dijalankan melalui pelakuran dalam hidrogen.

Untuk menggunakan sifat varicap, adalah perlu untuk menggunakan voltan terbalik kepadanya (Rajah 6.13).

Seperti yang diketahui, jika tiada voltan luar antara hlm Dan n− kawasan terdapat beza keupayaan sentuhan (penghalang berpotensi) dan medan elektrik dalaman. Jika voltan terbalik dikenakan pada diod U arr (Gamb. 6.14, A), maka ketinggian halangan berpotensi antara hlm Dan n− kawasan akan meningkat dengan jumlah voltan yang dikenakan (Rajah 6.14, b), kekuatan medan elektrik dalam r-p peralihan. Voltan terbalik luaran menolak elektron lebih dalam ke dalam n- kawasan, dan lubang masuk ke dalam R- kawasan-kawasan. Akibatnya, kawasan itu berkembang r-p peralihan dan semakin banyak, semakin tinggi voltan U arr (dalam Rajah 6.14, b Dan V).

Oleh itu, perubahan dalam voltan terbalik digunakan untuk r-p peralihan, membawa kepada perubahan dalam kapasiti penghalang antara hlm Dan n− kawasan. Nilai kapasitans penghalang diod C boleh ditentukan daripada formula

di mana e− pemalar dielektrik relatif semikonduktor;

S − kawasan r-p peralihan; d− lebar r-p peralihan.

Formula (6.3) adalah serupa dengan formula untuk kemuatan kapasitor plat rata. Walau bagaimanapun, walaupun persamaan formula ini, terdapat perbezaan asas antara kapasitans penghalang dan kapasitansi kapasitor. Dalam kapasitor konvensional, jarak antara platnya, dan oleh itu kemuatannya, tidak bergantung pada voltan yang digunakan pada kapasitor. Lebar persimpangan pn bergantung pada magnitud voltan yang digunakan padanya, oleh itu, kapasiti penghalang bergantung pada voltan: apabila voltan penyekat meningkat, lebar persimpangan pn meningkat, dan kapasiti penghalangnya berkurangan.

Ciri utama varicap ialah pergantungan kapasitansinya pada voltan terbalik (ciri kapasitans-voltan). Ciri tipikal C = f (U arr) ditunjukkan dalam Rajah. 6.15. Bergantung pada tujuan, kapasiti nominal varikap boleh berkisar dari beberapa picofarad hingga ratusan picofarad. Kebergantungan kapasitansi varicap pada voltan yang digunakan ditentukan oleh teknologi pembuatan r-p peralihan.

Parameter Varicap:

Kapasiti nominal DENGAN berkadar - kapasitansi antara terminal varicap pada voltan pincang terkadar (biasanya U CM = 4 V).

Kapasiti maksimum C maks ialah kapasitansi varicap pada voltan pincang yang diberikan.

Kapasiti minimum C min ialah kapasitansi varicap pada voltan pincang maksimum yang diberikan.

kontur badan

Pekali pertindihan KEPADA o ialah nisbah kemuatan diod maksimum kepada minimum.

Faktor kualitiQ- nisbah reaktans varicap kepada jumlah rintangan kerugian, diukur pada frekuensi nominal pada suhu 20 O C.

Voltan maksimum yang dibenarkan U maks ialah nilai segera maksimum voltan ulang-alik, memastikan kebolehpercayaan yang diberikan semasa operasi jangka panjang.

Pekali suhu kapasiti(TKE) – nisbah perubahan relatif dalam kapasiti pada voltan tertentu kepada perubahan mutlak dalam suhu ambien yang menyebabkannya.

Kuasa maksimum yang dibenarkan P maks ialah nilai maksimum kuasa yang dilesapkan oleh varicap, di mana kebolehpercayaan yang ditentukan semasa operasi jangka panjang dipastikan.

Aplikasi utama varicap ialah penalaan elektronik litar berayun. Dalam Rajah. 6.16, A Gambar rajah kemasukan varicap dalam litar berayun ditunjukkan. Litar dibentuk oleh induktansi L dan kapasiti varicap DENGAN B. Kapasitor gandingan DENGAN p berfungsi untuk memastikan bahawa induktansi L Saya tidak membuat litar pintas DC varicap. Kapasiti kapasitor DENGAN p hendaklah beberapa puluh kali lebih besar daripada kapasiti varicap.

Kawal voltan DC U dibekalkan kepada varicap daripada potensiometer R2 melalui perintang rintangan tinggi R1. Penstrukturan semula litar dijalankan dengan menggerakkan peluncur potensiometer R2.

Litar ini mempunyai kelemahan yang ketara - voltan frekuensi tinggi menjejaskan varicap, menukar kapasitansinya. Ini membawa kepada penyalahan litar. Menghidupkan varicaps mengikut rajah yang ditunjukkan dalam Rajah. 6.16, b, membolehkan anda mengurangkan detuning litar dengan ketara di bawah pengaruh voltan ulang-alik. Di sini varicaps disertakan mengikut berfrekuensi tinggi secara berurutan antara satu sama lain. Oleh itu, dengan sebarang perubahan voltan pada litar, kapasitansi satu varicap meningkat dan yang lain berkurangan. Untuk voltan malar, varicaps disambung secara selari.

Sebilangan besar moden peranti elektronik menggunakan impuls elektrik dalam kerja mereka. Ini boleh menjadi isyarat arus rendah atau denyutan semasa (yang jauh lebih serius dari segi teknikal) dalam litar bekalan kuasa dan penukar nadi lain, penyongsang, dsb.

Dan tindakan impuls dalam penukar sentiasa kritikal untuk tempoh kubu dan kemelesetan, yang mempunyai sempadan masa yang lebih kurang susunan yang sama seperti proses sementara dalam komponen elektronik, khususnya - dalam diod yang sama. Oleh itu, apabila menggunakan diod dalam litar nadi, adalah penting untuk mengambil kira proses sementara dalam diod itu sendiri - semasa menghidupkan dan mematikannya (semasa pembukaan dan penutupan simpang p-n).

Pada dasarnya, untuk mengurangkan masa pensuisan diod daripada keadaan tidak konduktor kepada keadaan konduktor dan belakang, dalam beberapa litar voltan rendah adalah dinasihatkan untuk mengambil jalan keluar.

Diod teknologi ini berbeza daripada diod penerus konvensional dengan kehadiran persimpangan logam semikonduktor, yang, walaupun ia mempunyai kesan pembetulan yang jelas, pada masa yang sama mempunyai kapasiti pemprosesan yang agak kecil bagi persimpangan, cas yang terkumpul dalam kuantiti tidak kritikal dan diserap dengan begitu cepat sehingga litar dengan diod Schottky ia boleh beroperasi pada frekuensi yang agak tinggi apabila masa pensuisan berada pada urutan beberapa nanosaat.

Satu lagi kelebihan diod Schottky ialah penurunan voltan merentasi persimpangan mereka hanya kira-kira 0.3 volt. Jadi, kelebihan utama diod Schottky ialah mereka tidak membuang masa pada pengumpulan dan pembubaran caj; prestasi di sini hanya bergantung pada kadar pengecasan kapasitans penghalang kecil.

Adapun, tujuan asal komponen ini tidak melibatkan operasi dalam mod nadi sama sekali. Mod nadi untuk diod penerus ialah mod atipikal, tidak normal, dan oleh itu terutamanya keperluan yang tinggi Pemaju tidak mempunyai sebarang keperluan untuk prestasi diod penerus.

Diod penerus digunakan terutamanya untuk menukar frekuensi rendah arus ulang alik dalam malar atau berdenyut, di mana kapasiti pemprosesan rendah simpang p-n dan kelajuan tidak diperlukan sama sekali, apa yang sering diperlukan hanyalah kekonduksian tinggi dan, oleh itu, rintangan yang tinggi kepada arus berterusan jangka panjang.

Oleh itu diod penerus dicirikan oleh rintangan pada keadaan yang rendah, kawasan simpang p-n yang lebih besar, dan keupayaan untuk melepasi arus yang besar. Tetapi disebabkan oleh kawasan persimpangan yang besar, kemuatan diod lebih besar - mengikut susunan beratus-ratus picofarad. Ini adalah banyak untuk diod nadi. Sebagai perbandingan, diod Schottky mempunyai kapasitansi pemprosesan mengikut urutan berpuluh-puluh picofarad.

Jadi, diod berdenyut adalah diod yang direka khas untuk operasi khususnya dalam mod berdenyut dalam litar frekuensi tinggi. Mereka berprinsip ciri tersendiri daripada diod penerus ialah tempoh singkat proses sementara disebabkan oleh kapasitansi yang sangat kecil bagi simpang pn, yang boleh mencapai beberapa picofarad dan menjadi lebih kecil.

Mengurangkan kapasitansi simpang pn dalam diod berdenyut dicapai dengan mengurangkan kawasan simpang. Akibatnya, kuasa yang hilang pada badan diod tidak boleh terlalu besar, arus purata melalui persimpangan kawasan kecil tidak boleh melebihi maksimum nilai yang dibenarkan ditunjukkan dalam dokumentasi untuk diod.

Diod Schottky sering digunakan sebagai diod pantas, tetapi ia jarang mempunyai voltan terbalik yang tinggi, jadi diod pensuisan dibezakan sebagai jenis berasingan diod.

Diod jenis nadi dipanggil diod yang mempunyai tempoh singkat proses sementara dan adalah sebahagian litar nadi, beroperasi pada frekuensi tinggi.

Untuk tujuan ini, diod dengan kapasitans intrinsik yang dioptimumkan dan masa yang diperlukan untuk rintangan terbalik pulih adalah paling sesuai. Mencapai penunjuk yang diperlukan untuk parameter pertama berlaku apabila panjang dan lebar p-n- peralihan, ini juga memberi kesan kepada pengurangan kuasa pelesapan yang dibenarkan.

Kedua, apabila menggunakan banyak aloi unsur semikonduktor(contohnya, emas digunakan untuk membius wafer silikon).

Diod jenis nadi dicirikan oleh kehadiran:

• Nilai rendah arus nadi maksimum (nilai maksimum ialah beberapa ratus mA);

• Nilai rendah voltan terbalik maksimum (berpuluh-puluh volt maksimum).

Nilai kapasitansi penghalang diod jenis denyut dalam kebanyakan kes adalah kurang daripada 1 pF (pico Farad). Bagi jangka hayat pembawa minoriti, ia tidak melebihi 4 ns.

Untuk diod jenis ini dicirikan oleh keupayaan untuk menghantar denyutan yang bertahan tidak lebih daripada satu mikrosaat pada arus dengan amplitud yang luas. Jika diod ialah diod titik (dari segi reka bentuk), maka ia cenderung untuk beroperasi pada frekuensi kira-kira 1 GHz.

Jenis reka bentuk diod nadi:

• Planar;
• Mesa-planar;
• Aloi;
• Dikimpal.

Diod (nadi) mempunyai pelbagai jenis aplikasi, termasuk, dengan bantuannya, anda boleh mereka bentuk kunci elektronik, penjana, modulator, pembentuk nadi dan peredam.

Sebenarnya diod nadi menjalankan fungsi yang sama seperti diod jenis semikonduktor piawai dengan simpang p-n. Apabila terdedah kepada voltan langsung, ia menunjukkan kekonduksian elektrik yang baik. Di samping itu, sekiranya berlaku perubahan kekutuban, diod bertindih. Ia tidak bertindih dalam sekelip mata, tetapi dalam beberapa peringkat:

• Kekuatan arus terbalik meningkat;
• Pembawa kecil diserap;
• Rintangan tinggi dipulihkan di persimpangan p-n;
• Diod dikunci.

Dengan parameter apakah diod nadi harus dinilai:

1. Mengikut jumlah kapasiti.
2. Berdasarkan voltan hadapan maksimum.
3. Dengan arus nadi maksimum.
4. Mengikut selang masa yang diperlukan untuk nilai voltan hadapan yang diperlukan dicapai selepas pendedahan berdenyut kepada arus terus (parameter ini bergantung pada seberapa cepat pembawa caj minoriti (MCC) akan bergerak dari persimpangan ke arah pangkalan, yang membawa kepada rintangan itu. di pangkalan itu sendiri berkurangan).
5. Mengikut tempoh masa yang diperlukan untuk memulihkan rintangan terbalik. Pengiraan bermula pada masa apabila arus melalui "0" (selepas kekutuban voltan yang digunakan telah diukur), dan penghujungnya berlaku apabila nilai rendah yang ditentukan dicapai.

Fenomena tempoh pemulihan ditentukan oleh kewujudan cas terkumpul dalam pangkalan diod pada masa apabila nadi digunakan. Untuk menyekat diod, anda perlu menyingkirkan caj ini dalam satu cara atau yang lain.

Ini boleh berlaku disebabkan penggabungan semula dan pengembalian NCC ke zon pemancar. Tindakan ini menjejaskan arus terbalik, kekuatannya meningkat. Selepas menukar kekutuban voltan untuk selang masa tertentu, hampir tidak ada perubahan dalam arus terbalik, yang hanya dihadkan oleh pengaruh rintangan luar litar. Pada masa yang sama, NSC yang terkumpul dalam pangkalan diod semasa nadi dibubarkan.

Pada penghujung tempoh masa tertentu, caj caj berhampiran peralihan memperoleh kepekatan keseimbangan, bagaimanapun, di bahagian tapak yang lebih dalam, caj masih kekal bukan keseimbangan. Tetapi pada masa ini Nilai arus diod terbalik menjadi statik. Ia akan berhenti berubah sepenuhnya apabila cas yang terkumpul di dalam pangkalan diselesaikan sepenuhnya.

Diod Schottky

Untuk litar nadi bertindak pantas Biasanya, diod dengan penghalang Schottky digunakan. Dalam peranti sedemikian, zon peralihan terletak di persimpangan logam dan semikonduktor. Dibina Dengan cara yang sama diod tidak memerlukan masa tambahan untuk cas di dalam tapak terkumpul dan kemudian larut. Parameter utama di sini hanya kelajuan di mana kapasiti penghalang dicas semula menjadi.

Dari segi ciri voltan semasa mereka, diod Schottky sangat serupa dengan diod yang operasinya berdasarkan tindakan p-n- peralihan. Keseluruhan perbezaannya ialah dalam lapan hingga sepuluh puluh pertama voltan yang digunakan, graf tindakan hampir tepat bergerak secara eksponen, manakala isipadu arus terbalik adalah sangat kecil (sehingga beberapa puluh nA).

Dari sudut reka bentuk, diod jenis ini ialah wafer semikonduktor (bahan: silikon rintangan rendah) yang disalut dengan filem epitaxial (rintangan tinggi) yang mempunyai jenis kekonduksian elektrik yang serupa. Filem itu sendiri juga mempunyai salutan dalam bentuk pemendapan logam vakum.

Skop penggunaan diod Schottky juga termasuk penerus arus tinggi dan peranti logaritma. Butiran lanjut tentang diod Schottky

Diod penerus

Untuk mendapatkan voltan berdenyut unipolar apabila membetulkan voltan ulang-alik, ia biasanya digunakan membetulkan diod. Kesan voltan berdenyut dilicinkan (biasanya menggunakan kapasitor) dan ia menjadi malar pada output. Reka bentuk diod penerus adalah serupa dengan reka bentuk pelbagai planarnya. Ini disebabkan oleh mod pengendalian frekuensi rendah mereka dan kekuatan tinggi arus hadapan yang melalui persimpangan lubang elektron.

Diod penerus kuasa rendah cenderung untuk menghilangkan tenaga haba mereka sendiri melalui kulit luarnya sendiri; akibatnya, ia tidak memerlukan peranti penyejukan. Diod penerus boleh dihasilkan dalam bentuk komponen diskret dan dalam bentuk pemasangan diod.

Voltan terbalik untuk diod penerus yang melebihi maksimum yang dibenarkan boleh menyebabkan kerosakan. Ia adalah mungkin untuk mengelakkan ini sambungan bersiri kumpulan diod pra-pecut (shunting dengan perintang rintangan tinggi membolehkan voltan diagihkan sama rata pada semua komponen).

Kesan negatif arus terus daya yang berlebihan boleh diminimumkan dan juga dicegah dengan menggunakan diod bersambung selari. Bacaan rintangan, walaupun untuk diod daripada pengeluar yang sama dan dihasilkan pada masa yang sama, boleh berbeza-beza. Oleh itu, untuk mengekalkan integriti diod dengan prestasi yang lebih rendah, sambungan bersiri kepada perintang rintangan rendah. Ini membantu untuk menyamakan kekuatan arus terus yang mengalir di dalam diod.

Diod laser

Istilah laser merujuk kepada sinaran monokromatik dalam julat panjang gelombang optik, yang diperoleh menggunakan penjana kuantum. Laser, reka bentuk yang berasaskan semikonduktor, bertindak sebagai alat untuk mencipta diod laser. Penggunaan persimpangan lubang elektron satah diperlukan sebagai asas untuk reka bentuk diod. Ia dibentuk menggunakan semikonduktor yang mempunyai kekonduksian jenis elektronik(contohnya, galium arsenide).

Reka bentuk diod laser

Di antara muka wafer semikonduktor, yang bertindak sebagai asas untuk pembentukan persimpangan lubang elektron, berfungsi untuk membentuk resonator Fabry-Perot. Foton di dalam "koridor" jenis ini dipantulkan dari dinding beribu-ribu kali sebelum meninggalkannya. Ketumpatan elektron untuk tahap tenaga yang lebih tinggi pada mulanya lebih rendah daripada yang lebih rendah.

Suntikan elektronik ke dalam zon pengaliran lubang dijalankan dengan sambungan terus dari sumber luar pemakanan. Ia juga menggalakkan penggabungan semula elektron di tapak di mana persimpangan lubang elektron bersempadan dengan seluruh diod (kawasan ini kurang daripada dua mikrometer). Semua ini berlaku dengan pelepasan foton selari.

Selanjutnya, elektron semakin tertumpu di kawasan tahap tenaga atas, sehingga mereka melebihi tahap kepekatan elektron di bawah. Selepas beberapa pantulan yang sedia ada dan kemunculan foton aruh baru akan membawa kepada pembentukan sinaran cahaya monokromatik meninggalkan dinding diod laser melalui tingkap khas.

Perlu diingat bahawa laser hanya digunakan untuk tujuan mencipta, tetapi tidak meningkatkan kekuatan impuls

Disebabkan fakta bahawa menggunakan pengubah di luar rumah tidak membawa apa-apa faedah, penukar tenaga berdenyut sangat sesuai di sini. Lagipun, mereka boleh menggunakan apa-apa bateri atau penumpuk untuk menjana tahap voltan yang diperlukan.

Diod sumber nadi pemakanan (menukar unit kuasa, menukar bekalan kuasa), memastikan kefungsiannya, telah diterangkan di atas. Penggunaan satu jenis atau yang lain bergantung pada sifat dan parameter tertentu yang diperlukan untuk diperoleh apabila mencipta bekalan kuasa tertentu. Pembinaan bebas blok sedemikian tidak begitu sukar, tetapi, bagaimanapun, ini adalah topik yang memerlukan perbincangan berasingan.