Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [27] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

показан на рис. 5.8, так как обычно он на 2-3 порядка меньше обратного тока германиевого диода.

Вольт-амперные характеристики диодов проходят через нуль, но достаточно заметный ток появляется у германиевых диодов лишь при напряжении 0,1-0,2 В, а у кремниевых - при напряжении-0,5-0,6 В.

Следует отметить, что при определении прямого тока можно пренебречь единицей в выражении (5.11) по сравнению с экспоненциальным членом, поскольку напряжение, при котором начинает течь заметный ток, равно 0,1-0,2 В, т. е. во много раз превышает температурный потенциал f/T = 0,025 В.

Таким образом, можно считать, что в рабочей области использования диода прямой ток

t = /,e«/vtr. / (5.14)

Дифференциальное сопротивление. Взяв производную тока i по напряжению и и подставив значение Ur из (5.13), найдем следующую формулу для дифференциального сопротивления диода в омах при известном постоянном токе / в миллиамперах через диод:

rg = yUr/I, (5.15)

где V - коэффициент, входящий в выражение (5.11), обычно принимают равным 1; [/ = 25 мВ.

Данная формула справедлива в предположении, что омическое сопротивление полупроводникового материала пренебрежимо мало. Например, для маломощных диодов она справедлива, пока дифференциальное сопротивление не достигнет 1-2 Ом. Определяя сопротивление диода при больших токах, к сопротивлению перехода следует добавлять омическое сопротивление самого полупроводника. Дифференциальное сопротивление называют также сопротивлением переменному току и динамическим сопротивлением.

Сопротивление диода постоянному току, очевидно, равно

R = u/i. (5.16)

Нетрудно заметить, что для положительных напряжений сопротивление переменному току всегда во много раз меньше сопротивления постоянному.

Характеристики реальных плоскостных диодов отличаются от характеристик, описываемых выражением (5.11). Обратный ток этих диодов несколько возрастает при возрастании обратного напряжения.

Наряду с плоскостными в радиоэлектронике широко применяются точечные полупроводниковые диоды. Такой диод можно, например, получить соприкосновением заостренной пружинящей проволочки из металла с полупроводниковым материалом. Обычно для надежности точечного контакта осуществляется электрическая сварка металла с полупроводником. В результате сварки на гра-



нице раздела образуеЧся р-п переход в виде полусферы, имеющей очень малую площадь. Следовательно, точечный полупроводниковый диод также имеет плоскостной р-п переход. В отличие от плоскостного диода, в точечном этот переход находится не в глубине полупроводника, а вблизи его поверхности. Особенностью точечного диода является малое отношение площади перехода к периметру, ограничивающему эту площадь.

У точечных диодов обратный ток почти линейно растет с ростом напряжения. Они как бы обладают сопротивлением утечки, включенным параллельно переходу. Такая утечка создается за счет того, что ток через поверхность оказывается большим, чем обратный ток через переход.

Барьерная емкость. Варикап. Емкость запертого р-п перехода называется барьерной. С увеличением запирающего напряжения толщина обедненного слоя увеличивается, поэтому барьерная емкость, обусловленная неподвижными зарядами, при этом уменьшается. Барьерная емкость

С(«)=С(0) (-Г

\Un-\-uJ

где С(0)-емкость при ы=0; - контактная разность потенциалов; и - запирающее напряжение; коэффициент п в показателе степени равен 2 для резких р-п переходов и 3 для плавных переходов.

Диоды, специально сконструированные для изменения емкости изменением значения запирающего напряжения, называются варикапами. Варикапы в умножителях частоты называют варакторами. Варикапы применяются в схемах автоподстройки частоты, а также в параметрических усилителях и преобразователях. Важным параметром варикапов является добротность, которая зависит от частоты.

Диффузионная емкость. Кроме барьерной емкости р-п переход имеет диффузионную емкость. Барьерная емкость связана с неподвижными зарядами на границах обедненной области, а диффузионная- с зарядами носителей тока. Они инжектируются в обедненную область и распространяются вследствие диффузии. Диффузионная емкость пропорциональна току, проходящему через р-п переход. Хотя р-п переход, смещенный в прямом направлении, имеет и барьерную емкость, последняя меньше диффузионной.

Переходные процессы. Переходные процессы в цепи, состоящей из плоскостного полупроводникового диода и резистора (рис. 5.9), можно изучить, подавая на ее вход напряжение прямоугольной формы (рис. 5.10,а). В этом случае в момент изменения напряжения на входе цепи с прямого на обратное ток в цепи изменится от прямого



Рис. 5.9. Схема переключения диода

Рис. 5.10. Характер переходных процессов в схеме переключения диода:

а - прямоугольное напряжение на входе цепи и напряжение на диоде;/б - ,ток в цепи


на обратный, который в начале и в течение всего времени рассасывания заряда носителей тока, находящихся вблизи перехода, равен

г 62-)-Ue 62

о6Г>= -----.

Rh Rh

Сумма времени рассасывания и времени восстановления тока te (см. рис. 5.10, а) определяет полное время восстановления диода:

tn.e=tp + te.

Причем время восстановления te можно измерять как время изменения обратного тока от максимального значения до 0,1 перепада, равного Io6p - Is. С некоторым приближением процесс рассасывания можно рассматривать как разряд диффузионной емкости, а процесс восстановления - как перезаряд барьерной емкости.

Стабилизация малых напряжений. Прямую ветвь характеристики диода можно использовать для стабилизации малых напряжений: 0,2-0,3 В для германиевого диода и 0,6-0,8 В для кремниевого диода. Идея стабилизации видна на рис. 5.11, иа котором показано, что при значительном изменении напряжения источника питания от Ui до u точка пересечения линии R с характеристикой диода смещается ненамного, если прямая ветвь характеристики диода имеет большую крутизну. Схема стабилизации показана на рис. 5.12, а, а ее эквивалентная схема, преобразованная по Тевенину,-на рис. 5,12,6.

а а



Рис. 5.11. Принцип стабилизации напряжения

Рис. 5.12. Схема стабилизации напряжения с помощью диода, включенного в прямом направлении:

а-принципиальная схема; б - ее тевенинов-ский эквивалент



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [27] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0015