2.3. Импульсные, высокочастотные и СВЧ диоды

Рис.2.4. Форма импульсного (а) и синусоидального (б) тока через p-n -переход при смене полярности

     Импульсными называются диоды, которые могут работать с временами переключения 1мкс и меньше. Они предназначены для использования в качестве электрических ключей в импульсных схемах. Например, если на диод поступают прямоугольные импульсы переменной полярности, то когда подаётся импульс одной полярности диод закрыт(ключ разомкнут), при подаче импульса другой полярности диод открыт(ключ замкнут). Но не любой диод так может работать. Связано это с тем, что при переключении диода из пря­мого смещения в обратное, в первый момент после смены полярно­сти напряжения через диод протекает ток, значительно больший тока насыщения (рис. 2.4,а).

     Причиной этого является на­копление инжектированных носителей в базе диода. Время спада обратного тока определяется временем рассасывания накопленного заряда за счет вытягивания носителей p-n-переходом и за счет их рекомбинации. Очевидно, эффект накопления будет также прояв­ляться и при смене полярности синусоидального сигнала (рис.2.4,б). Поэтому при длительности отрицательного импульса или полупе­риода колебаний порядка t_в диод будет пропускать сигнал отри­цательной полярности так же, как и положительной, т. е. выпрям­ляющие свойства диода исчезают.

     Время t_в называется временем восстановления обратного со­противления или тока диода и равно времени, в течение которого обратный ток после смены полярности напряжения уменьшается до заданного значения. Этот параметр определяет минимальную длительность импульсов или минимальный период колебаний, при которых диод сохраняет выпрямляющие свойства.

     Поскольку малое значение t_в является общим требованием к импульсным и высокочастотным диодам, то их конструкции по­добны. Величина t_в определяется диффузионной емкостью диода. Для уменьшения t_в необходимо уменьшать времена жизни неосновных носителей в базе диода. Это достигается созданием в полупровод­нике различных дефектов, а также вве­дением примесей с большим сечением захвата, например золота. В диодах с узкой базой при большой скорости ре­комбинации инжектированных носителей на контакте и базе диффузионная ем­кость определяется шириной базы. По­этому в диодах с узкой базой могут быть получены меньшие значения t_B, чем в диодах с широкой базой.

     Большое влияние на характеристи­ки p-n -перехода на высоких частотах оказывает и зарядная емкость. Ее вли­яние проявляется в шунтировании p-n - перехода на высоких частотах и ухудше­нии выпрямляющих свойств. В импульс­ных диодах наличие зарядной емкости приводит также и к искажению формы импульса. Поэтому импульсные и высо­кочастотные диоды характеризуются как малым значением диффузионной емко­сти, так и малым значением зарядной емкости. Малое значение зарядной ем­кости достигается уменьшением площа­ди p-n -перехода. Поэтому основная конструктивная задача заключается в уменьшении площади p-n - перехода.

     Чтобы уменьшить площадь перехода маломощные импульсные диоды а также ВЧ и СВЧ диоды выполняются в виде точечных  диодов. К ВЧ и к СВЧ диодам предъявляются по частоте работы и конструкции такие же требования, как и к импульсным диодам, однако у них другое назначение. Они предназначены для детектирования ВЧ и СВЧ сигналов (150 МГц и выше, для сравнения заметим, что частота переменного напряжения, используемого нами в быту, всего 50Гц).