Полупроводниковые диоды. Области применения и классификация диодов. Диоды СВЧ диапазона

Обращенным называют диод на основе полупроводника с критической концентрацией примесей, в котором проводимость при обратном напряжении вследствие туннельного эффекта значительно больше, чем при прямом напряжении.

Если подобрать концентрации примесей так, чтобы на зонной диаграмме границы зоны проводимости n-области и валентной зоны р-области не перекрывались, а совпадали при отсутствии внешнего смещения на переходе, то туннельный эффект при положительных смещениях будет отсутствовать и прямая ветвь ВАХ определится только инжекцией. Вид ВАХ при прямом направлении для р-п-перехода напоминает характеристику обычного выпрямительного диода (рис. 3.12). При обратном направлении для р-п-перехода проявляется туннельный эффект, и обратная ветвь подобна ВАХ туннельного диода при обратных напряженияхратномПрибор напряжении . можетПроводимость  большебыть использован,  чемобращенного при прямом в качестве диода напряжении  привыпрям об- -.                                                 Рисращенного. 3.12. ВАХ диода  об ляющего элемента, при этом ВАХ как бы повернута на 180° по сравнению с ВАХ выпрямительного диода, отсюда название диодов - обращенные. Обращенные диоды могут использоваться для выпрямления малых сигналов (десятые доли вольта). В отличие от точечных детекторов, обращенные диоды имеют низкие уровни шумов и обладают значительной нелинейностью характеристики. Быстродействие обращенных диодов, так же как быстродействие туннельных диодов, определяется практической безынерционностью туннельного эффекта и отсутствием процессов накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе.

Конструкции обращенных диодов не отличаются от конструкции туннельных диодов, для герметизации применяются корпусы патронного или таблеточного типа.

Основные параметры обращенных диодов приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Параметры обращенных диодов

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите признаки классификации полупроводниковых диодов.

2 . Перечислите и объясните отличия в свойствах и параметрах кремниевых и германиевых выпрямительных диодов.

3.  Зачем в выпрямительных диодах делают эмиттерную и базовую области?

4.  Объясните причины отличий ВАХ реального диода от теоретической характеристики I = I₀(e^UϕT −1). Как по ВАХ можно оценить величину ϕ_кон?

5.  Как влияет температура окружающей среды на характеристики диода?

6.  Какими параметрами характеризуются импульсные диоды?

7.  Что такое время восстановления обратного сопротивления?

8.  Какую роль играет емкость р-n-перехода диода в процессах переключения?

9.  Назовите основные виды пробоев р-n-переходов.

10.  Какие виды пробоев используются в стабилитронах? На основе какого материала они выполняются?

11.  Как влияет проводимость исходных материалов на величину напряжения пробоя р-n-перехода стабилитронов?

12.  Назовите основные параметры стабилитрона и нарисуйте его ВАХ.

13.  Что такое ТКН стабилитрона и как он определяется?

14.  Как зависит ТКН от вида пробоя р-n-перехода в стабилитроне?

15.  Для каких напряжений пробоя р-n-перехода ТКН близок к нулю?

16.  Каким способом можно уменьшить ТКН стабилитронов?

17.  Чем ограничена величина наибольшего тока стабилизации опорного диода?

18.  Расскажите о применениях стабилитронов.

19.  Что такое диффузионная емкость диода?

20.  Как процессы накопления и рассасывания неосновных носителей в базе диода, а также барьерная емкость влияют на работу диода на высокой частоте сигнала?

21.  Каковы преимущества применения перехода Шотки в СВЧ диодах?

22.  Почему для СВЧ диодов применяются специальные конструкции корпусов?

23.  Каковы частотные характеристики мощных выпрямительных диодов?

24.  Почему импульсные диоды маломощные?

25.  Как влияет эффект накопления и рассасывания носителей зарядов на работу диода в импульсном режиме?

26.  Для чего используется варикап?

27.  Приведите вольт-фарадную характеристику варикапа. При прямых или обратных напряжениях используют варикап и почему?

28.  Что такое добротность варикапа, как она определяется?

29.  Расскажите о принципе действия туннельного диода.

30.  Нарисуйте энергетическую диаграмму р-n-перехода туннельного диода.

31.  Какова толщина р-n-перехода в туннельном диоде?

32.  Нарисуйте ВАХ туннельного диода и обозначьте на ней характерные точки