Объясните особенности импульсных диодов. Определите типы и основные параметры импульсных диодов.

Импульсные диоды обладают следующими основными параметрами:Общая ёмкость диода С_д (доли nФ – несколько пФ)Максимальная импульсное прямое напряжение U_{пр и max} (единицы В)Максимально допустимый импульсный ток I_{пр и max} (сотни mA) Время установления прямого напряжения t_уст – время от момента подачи импульса прямого тока до достижения заданного значения прямого напряжения на нём (доли нс – доли мкс). Это время Зависит от скорости движения внутрь базы инпретированных через переход неосновных носителей, в результате которого наблюдается уменьшене её сопротивления. Время восстановления обратного сопротивления диода t_вост (τ_вост.) Изготовление р-n-переходов методом диффузии примесей значительно улучшает параметр t_вост. Большинство конструкций импульсных диодов имеет металлостеклянный или стеклянный корпус. Показана конструкция германиевых импульсных микросплавных диодов 1Д508А, ГД508А, ГД508Б, предназначенных для применения в сверхбыстрых действующих формирователях импульсов. Выпускаются диоды в стеклянном корпусе. Масса диода не более 0,2 г.Конструкция германиевых импульсных микросплавных диодов 1Д508А, ГД508А, ГД508Б Показана конструкция кремниевого диффузионного импульсного диода КД805А, предназначенного для применения в импульсных схемах. Выпускаются диоды в металлическом корпусе с гибкими выводами. Диод обозначается на корпусе продольной полосой красного цвта. Масса диода не более 0,15 г

Конструкция кремниевого диффузионного импульсного диода КД805А

Какое свойство p-n перехода используется в стабилитронах? Дайте определение ВАХ стабилитрона и определите ее поведение. Почему для стабилитронов используют Si. Зарисуйте схему включения стабилитрона и поясните сущность процесса стабилизации. Приведите основные параметры стабилитронов. Определите области их практического применения.

характе­ристика стабилитрона при обратном токе, показывающая, что в режиме ста­билизации напряжение меняется мало. в области электрического пробоя имеет участок, который может быть использован для стабилизации напряжения. Такой участок у кремниевых плоскостных диодов соответствует изменениям обратного тока в широких пределах. При этом до наступления пробоя обратный ток очень мал, а в режиме пробоя, т. е. в режиме стабилизации, он становится такого же порядка, как и прямой ток. В настоящее время выпускаются исключительно кремниевые стабилитроны многих типов. Их также называют опорными диодами, так как получаемое от них стабильное напряжение в ряде случаев используется в качестве эталонного.

Нагрузка (потребитель) включена параллельно стабилитрону. Поэтому в режиме стабилизации, когда напряжение на стабилитроне почти постоянно, такое же напряжение будет и на нагрузке. Все изменения напряжения источника Е при его нестабильности почти полностью поглощаются ограничительным резистором R_огр..Наиболее часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряже­ние источника нестабильно, а сопротивление нагрузки R_н постоянно. Для уста­новления и поддержания правильного режима стабилизации в этом случае сопротивление R_огр должно иметь определенное значение. Обычно R_огр рас­считывают для средней точки Т характеристики стабилитрона. Если напряже­ние Е меняется от Е_min до Е_max, то можно R_огр найти по следующей формуле: R_огр = (Е_ср – U_ст)/(I_ср + I_Н) , Если напряжение Е станет изменяться в ту или другую сторону, то будет изменяться ток стабилитрона, но напряжение на нем, а следовательно, и на нагрузке будет почти постоянным.Температурный коэффициент напряжения может быть от 10^-5 до 10^-3 К^-1. Значение U_ст и знак ТКН зависят от удельного сопротивления основного по­лупроводника. Стабилитроны на напряжения до 7 В изготовляются из кремния с малым удельным сопротивлением, т. е. с большой концентрацией примесей. В этих стабилитронах п - р-переход имеет малую толщину, в нем действует поле с высокой напряженностью и пробой происходит главным образом за счет туннельного эффекта. При этом ТКН получается отрицательным. Если же применен кремний с меньшей концентрацией примесей, то n-р-переход будет толще. Его пробой возникает при более высоких напряжениях и является лавинным. Для таких стабилитронов характерен положительный ТКН.

20,,, Поясните особенности конструкции и работы стабисторов и ограничителей напряжения. Приведите их ВАХ, условное графическое изображение, области применеия…Это полупроводниковые диоды, предназначенные для работы в стабилизаторах напряжения, причем в отличие от стабилитронов у стабисторов используется не обратное напряже­ние, а прямое. Значение этого напря­жения мало зависит от тока в некото­рых его пределах. Как правило, стабисторы изготовляются из кремния и имеют напряжение стабилизации в среднем около 0,7 В. Ток стабисторов обычно может быть от 1 мА до нескольких десятков миллиампер. Для получения стабильного напряжения в единицы вольт соединяют последовательно не­сколько стабисторов. Особенность ста­бисторов – отрицательный температур­ный коэффициент напряжения, т. е. на­пряжение стабилизации с повышением температуры уменьшается. Поэтому стабисторы применяют также в качестве термокомпенсирующих элементов, соединяя их последовательно с обычными стабилитронами, имеющими положи­тельный температурный коэффициент напряжения.

21,, Какое свойство p-n перехода используется в варикапах. Дайте определение варикапа. Приведите его вольт-фарадную характеристику и объясните ее поведение. Зарисуйте схему включения варикапа и поясните её работу. Приведите основные параметры варикапов и определите области их практического применения.

Эти плоскостные диоды, иначе называемые параметрическими, работают при обратном напряжении, от которого зависит барьерная емкость. Таким образом, варикапы представляют собой конденсаторы переменной емко­сти, управляемые не механически, а электрически, т. е. изменением обратного напряжения.Варикапы применяются главным образом для настройки колебательных контуров, а также в некоторых специ­альных схемах, например в так назы­ваемых параметрических усилителях. На рисунке 2.36 показана простейшая схема включения варикапа в колебательный контур. Изменяя с помощью потенцио­метра R обратное напряжение на варикапе, можно изменять резонансную час­тоту контура. Добавочный резистор R₁с большим сопротивлением включен для того, чтобы добротность контура не снижалась заметно от шунтирующего влияния потенциометра R. Конденсатор С_р является разделительным. Без него варикап был бы для постоянного напря­жения замкнут накоротко катушкой L.В качестве варикапов довольно ус­пешно можно использовать кремниевые стабилитроны при напряжении ниже U_СТ, когда обратный ток еще очень мал и, следовательно, обратное сопротивление очень велико.

22,,, В чем сущность туннельного эффекта? Приведите ВАХ туннельных и обращенных диодов и поясните их поведение. Зарисуйте схемы включения туннельных и обращенных диодов и поясните их работу. Приведите основыне параметры туннельных и обращенных диодов и определите области их практического применения.

тун­нельный эффект он состоит в том, что согласно законам квантовой физики при достаточно малой высоте потенци­ального барьера возможно проникно­вение электронов через барьер без изме­нения их энергии. Такой туннельный переход электронов с энергией, меньшей высоты потенциального барьера (в элект­рон-вольтах), совершается в обоих на­правлениях, но только при условии, что по другую сторону барьера для туннелирующих электронов имеются свобод­ные уровни энергии.

Как видно, при u = 0 ток равен нулю. Увеличение прямого напряжения до 0,1 В дает воз­растание прямого туннельного тока до максимума (точка А). Дальнейшее уве­личение прямого напряжения до 0,2 В сопровождается уменьшением туннель­ного тока. Поэтому в точке Б полу­чается минимум тока и характеристика имеет падающий участок АБ, для кото­рого характерно отрицательное сопро­тивление переменному току…R_i = Du/Di < 0. После этого участка ток снова воз­растает за счет диффузионного прямого тока, характеристика которого на рисунке показана штриховой линией. Обратный ток получается такой же, как прямой, т. е. во много раз больше, не­жели у обычных диодов. Токи в современных туннельных диодах составляют единицы миллиампер, напряжения — десятые до­ли вольта. К параметрам также отно­сится отрицательное дифференциальное сопротивление диода (обычно несколько десятков Ом), общая емкость диода (единицы или десятки пикофарад), время переключения (доли наносекунды) и мак­симальная, или критическая, частота (сотни гигагерц.

Работу такого генератора можно объяснить следующим образом. При включении питания в контуре LC воз­никают свободные колебания. Без тун­нельного диода они затухли бы. Пусть напряжение Е выбрано таким, чтобы диод работал на падающем участке характеристики, и пусть во время одного полупериода переменное напряжение контура имеет полярность, показанную на рисунке знаками « + » и «–» без кружков (знаки « + » и «–» в кружках относятся к постоянным напряжениям). Напряжение от контура подается на диод и является для него обратным. Поэтому прямое напряжение на диоде уменьшается. Но за счет работы диода на падающем участке характеристики ток возрастает, т. е. пройдет дополни­тельный импульс тока, который добавит энергию в контур. Если эта дополни­тельная энергия достаточна для компен­сации потерь, то колебания в контуре станут незатухающими.Туннельный переход электронов че­рез потенциальный барьер происходит в чрезвычайно малые промежутки вре­мени: 10^-12-10^-14с, или 10^-3-10^-5нс. Поэтому туннельные диоды хорошо ра­ботают на сверхвысоких частотах.

Для полу­чения режима усиления необходимо иметь строго определенные значения Е и R_н. Сопротивление R_H должно быть немного меньше абсолютного значения отрицательного сопротивления диода. Тогда при отсутствии входного напря­жения исходная рабочая точка Т может быть установлена на середине падаю­щего участка (эта точка является пере­сечением линии нагрузки с характеристи­кой диода). При подаче входного на­пряжения с амплитудой U_{m вх} линия нагрузки будет «совершать колебания», перемещаясь параллельно самой себе.

23,,, Обоснуйте особенности конструкции диодов СВЧ, приведите типы СВЧ диодов, схемы включения. Поясните особенности работы, характеристики и параметры СВЧ диодов. На сверхвысоких частотах широкое распространение получили маломощные точечные полупроводниковые диоды. Материалом для них служат германий, кремний или арсенид галлия с повы­шенным содержанием донорной или ак­цепторной примеси, благодаря чему ба­за имеет низкое удельное сопротивление. За счет этого уменьшается время жизни носителей и быстро рассасывается заряд, накапливаемый в базе при прохождении прямого тока. Кроме того, малая пло­щадь электронно-дырочного перехода обусловливает небольшую емкость пе­рехода. Именно эти особенности позво­ляют применять такие диоды на СВЧ.

Детекторные диоды, Параметрические диоды. нерезонансных переклю­чательных диодах.Резонансные переключательные дио­ды ..диоды Шотки.. .лавинно-пролетные диоды. диод Ганна, Смесительные ди­оды.Умножительныедиоды.моду­ляторных диодов ..Детекторные диоды, иначе называемые видеодетекторами, используются в при­емной и измерительной аппаратуре всего СВЧ-диапазона. Смесительные ди­оды применяются в той же аппаратуре для преобразования частотыПараметрические диоды чаще всего используются в параметрических мало­шумящих усилителях, где они играют роль нелинейной емкости, изменяющей­ся под действием приложенного перемен­ного напряженияУмножительныедиоды, как показывает их название, применяются для умножения частоты. Поскольку диод является нелинейным прибором, то иногда с помощью моду­ляторных диодов осуществляется моду­ляция колебаний СВЧ.нерезонансных переклю­чательных диодах. В них должны быть минимальными емкость и индуктив­ность. Поэтому такие диоды изготовля­ются без корпуса и выводных проводов, а емкость n–р-перехода нередко компен­сируется подключением к диоду некото­рой индуктивности.Резонансные переключательные дио­дыработают следующим образом. При прямом постоянном напряжении они представляют собой параллельный коле­бательный контур, состоящий из емкости корпуса, индуктивности выводов и со­противления потерь диода. На резонанс­ной частоте такой контур имеет боль­шое сопротивлениедиоды Шотки, или диоды на «горячих» носителях. В этих диодах используется контакт между металлом и полупровод­ником.Диод Шотки пред­ставляет собой низкоомную полупровод­никовую подложку с высоким содержанием донорной при­меси, покрытую сверху тонкой пленкой того же, но уже высокоомного полу­проводника, на которую нанесен метал­лический слой. (Для усиления и генерации колебаний СВЧ применяют лавинно-пролетные диоды) . Эффект Ганнасостоит в том, что при достаточно большом напряже­нии, приложенном к полупроводнику, в этом полупроводнике возникают СВЧ-колебани