Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
ВИСОКОЧАСТОТНІ І ІМПУЛЬСНІ ДІОДИ. ДІОЛ ШОТТКІ
Високочастотні діоди – призначені для випрямлення струмів ВЧ, модуляції, детектування та інших нелінійних перетворень електричних сигналів частотою до 1000 МГц. Структура p-n – переходу – точкова. Способи створення – формовка. Основні матеріали – кремній і германій. Принцип дії - однобічна провідність p-n – переходу. Основна характеристика – ВАХ (рис.22,а). ВАХ ВЧ діодів відрізняється від НЧ тільки зворотною гілкою: - зворотний струм менше, бо мала площа р-п переходу; - ділянка насичення мала і невиразна; - зворотний струм майже пропорційний зворотної напрузі; - вплив температури значно менший ніж у НЧ на зворотний струм. Подвоєння зворотного струму відбувається при прирості температури на 15-20°С. У площинних р - n - переходах зворотний струм зростає приблизно в 2-2,5 рази при підвищенні температури на кожні 10 °С (рис.22,б) Рисунок 22 – ВАХ ВЧ діодів Умовне графічне зображення, схема включення – такі самі, як і для НЧ. Основні параметри: такі самі, як і у НЧ + додаткові: - загальна ємність діоду Сд - ємність, між виводами при заданих напрузі зміщення та частоті; - диференційний опір rдиф — відношення приросту напруги на діоді до малого приросту струму, що викликав його rдиф = ∆U/∆I; - діапазон частот ∆f — різниця крайніх значень частот, на яких середній випрямлений струм не менший певної частки його значення на НЧ. Імпульсні діоди призначені для роботи в швидкодійних імпульсних схемах з часом перемикання 1 мкс і менш. Структура р-п переходу – точкова або меза-структура. Основні матеріали: кремній і германій. За способом виготовлення р-п переходу імпульсні діоди діляються на точкові, сплавні, зварні і дифузійні (меза і планарні). Конструкція точкових імпульсний діодів практично не відрізняється від конструкції звичайних високочастотних діодів. Простіша схема включення імпульсного діода приведена на рис. 23,а. Основна характеристика імпульсних діодів - перехідна характеристика. Вона відображає процес відновлення зворотного струму і зворотного опору діода при дії на нього імпульсної напруги зворотної полярності (рис. 23, в).
Рисунок 23 – Схема вмикання (а) та перехідні характеристики імпульсного діода (б,в)
Основні параметри: - час відновлення зворотного опору τв - інтервал часу від моменту проходження струму через нуль після переключення діода із заданого прямого струму в стан заданої зворотної напруги до моменту досягнення зворотним струмом заданого низького значення; - заряд переключення Qпк - частина накопиченого заряду, що витікає у зовнішне коло при зміні напряму струму з прямої на зворотну; - загальна ємність СД - ємність, зміряна між виводами діоду при заданих напрузі зміщення і частоті; - імпульсна пряма напруга Uпр.і – пікове значення прямої напруги на діоді при заданому імпульсі прямого струму; - Імпульсний прямий струм Іпр.і. - пікове значення імпульсу прямого струму при заданій тривалості, скважності і формі. Імпульсні діоди широко застосовуються в імпульсних схемах різного призначення, наприклад в логічних схемах електронних цифрових обчислювальних машин. Діод Шоттки - це НП діод, випрямні властивості якого ґрунтуються на використанні випрямного електричного переходу між металом та збідненим шаром напівпровідника. Контакт (p-n- перехід) являє собою тонку плівку металу (золота Au, нікелю Ni, алюмінію Al, платини Pt, вольфраму Wo, молібдену Mo, ванадію Va і ін.). Прилади, що використовують контакт метал — напівпровідник, працюють на основних носіях заряду, що зменшує їх інерційність, підвищує швидкодію. Час перемикання діодів Шоттки із закритого стану у відкритий і навпаки визначається малою величиною бар'єрної ємності, яка звичайно не перевищує 0,01 пФ. Основна перевага діодів Шоттки в порівнянні з діодами на р-п переходах — можливість отримання менших значень прямого опору контакту, оскільки металевий шар по цих властивостях перевершує будь-який, навіть сильно легований шар напівпровідника. Малий прямий опір і невелика ємність бар'єру Шоттки дозволяє діодам працювати на надвисоких частотах. Типовий діапазон робочих частот складає 5—250 ГГц, а час перемикання — менше 0,1 нс. Зворотні струми діодов Шоттки малі і складають декілька мікроампер. Зворотні напруги лежать в інтервалі 10...1000 В. Умовне позначення на схемі на рис.24.
Рисунок 24 – Умовне позначення на схемі діода Шотткі
ВАРИКАПИ Варикап – це НП діод, принцип дії якого базується на залежності бар′єрної ємності закритого р-п переходу від величини зворотної напруги, тобто це конденсатори змінної ємності, які керуються не механічно, а електрично, тобто зміною зворотної напруги. Відміність від звичайного конденсатора: у звичайному конденсаторі відстань між його пластинами, а отже, і його ємність не залежать від напруги, прикладеної до конденсатора. Основний матеріал – кремній і арсенід галію. Структура р-п переходу – площинна. На рс.25,а наведена схема вмикання варикапа. На варикап подають зворотну напругу.
а) б) Рисунок 25 – Схема вмикання (а) та вольт-фарадна характеристика варикапа
Зміна зворотної напруги, прикладеної до р-п переходу, приводить до зміни бар'єрної ємності між р- і n-областями. Величина бар'єрної ємності діода Сб може бути визначена з формули Сб = εS/4πd, де ε — відносна діелектрична проникність напівпровідника; S — площа р-п переходу; d — ширина р-п – переходу. Ширина р-n - переходу залежить від величини прикладеної до нього напруги, отже, бар'єрна ємність залежить від напруги: при зростанні зворотної напруги ширина р-п переходу збільшується, а його бар'єрна ємність зменшується. Основна характеристика варикапа - залежність його ємності від величини зворотної напруги Сб = f (Uзв) (вольт - фарадна характеристика) (рис.25,б). Залежно від призначення величина номінальної ємності варикапів може бути в межах від декількох пікофарад до сотень пікофарад. Залежність ємності варикапа від прикладеної напруги визначається технологією виготовлення р-п переходу. Основні – - номінальна ємність Сном — ємність між виводами варикапа при номінальній напрузі зміщення (звичайно Uзм = 4 В); - максимальна ємність Сmax— ємність варикапа при заданій мінімальній напрузі зміщення; - мінімальна ємність Сmin—ємність варикапа при заданій максимальній напрузі зміщення; - коефіцієнт перекриття Кс — відношення максимальної ємності діода до мінімальної; - добротність Q — відношення реактивного опору варикапу на заданій частоті до повного опору втрат при заданому значені ємності; - максимально допустима напруга Umax – максимальне миттєве значення змінної напруги, яка забезпечує задану надійність при тривалій роботі; - максимально допустима потужність Рmax – максимальне значення потужності, яка розсіюється на варикапі і при якій забезпечується задана надійність при тривалій роботі (не відбуівється пробій); - температурний коефіцієнт ємності ТКС - відношення відносного змінення ємності при заданій напрузі до абсолютного змінення температури оточуючого середовища ТКС = ∆С/С∆Т (1/град.); В якості варикапів використовують кремнієві стабілітрони з напругою нижче ніж напруга стабілізації Uст , коли зворотний струм ще малий, а, отже, зворотний опір дуже великий. Застосування:для електричної переналадки частоти коливальних контурів , у схемах підсилення та генерації НВЧ сигналів (параметричні діоди), для помноження частоти у широкому діапазоні частот (варактори) у діапазоні коротких (КВ), ультракоротких (УКВ) та дециметрових (ДЦВ), в схемах автоматики та інші.
ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ: 1 Для чого призначені випрямні діоди? 2 Як включаються випрямні діоди для отримання більш високої зворотної напруги? 3 Як включаються випрямні діоди для збільшення допустимого прямого струму? 4 Які види пробою характерні для НП діодів? 5 Які основні параметри випрямних діодів? 6 Чи можуть стабілітрони працювати в режимі теплового пробою? 7 За якими параметрами вибирається стабілітрон? 8 Які вимоги пред'являються до високочастотних діодів? 9 Визначите, в скільки разів зміниться опір постійному струму напівпровідникового діода типу Д305 (рис.) зі зміною прямої напруги від 0,1 В до 0,3 В при незмінній температурі навколишнього середовища Т = 200С? ,
ВИКЛАДАЧ– Ковальова Т.І.
ЛЕКЦІЯ № 6, №7 (4 год.) |
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 356. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |