Особенности конструкции высокочастотных и импульсных диодов

Высокочастотному диоду (рабочая частота свыше 30 МГц) наиболее вредна барьерная емкость С_бар, которая при закрытом диоде обуславливает паразитное прохождение переменной составляющей сигнала. Основной путь уменьшения С_бар – это уменьшение площади р-п перехода S_р-n .

Точечный формовочный ВЧ диод.

Конструкция такого диода показана на рисунке. Базой является кристалл Gе или Si n–типа. На конце вольфрамовой иглы (W) находится небольшое количество примеси р-типа. Для образования р-n перехода применяют элеткроформовку - пропускание короткого импульса тока. Под действием тока место контакта разогревается и примесь диффундирует в базу, образуя область

эмиттера микроскопических размеров.

Недостаток – высокая чувствительность к механическим и электрическим нагрузкам.

ВЧ и СВЧ диоды являются универсальными и предназначены для различных преобразований ВЧ и СВЧ сигналов.

Импульсные диоды

Импульсные диоды предназначены для формирования и преобразования импульсных сигналов. Быстродействие импульсных диодов определяется в основном временем восстановления сигнала (t_вост) .

Для ¯ t_вост используют два способа:

1) ¯S_р-n или ­l_р-n (т.е. уменьшение барьерной емкости С_бар).

2) ¯t_эф (среднего времени жизни НПНЗ), т.е. уменьшение С_диф.

Меза-диод

(С_бар » 0,1…1 пФ и не зависит от напряжения U).

Основные параметры:

t_вост 1…10 нс; I_пр £ 100 мА; U_обр £ 100В.

Применяются для переключения и регулирования уровня ВЧ и СВЧ сигналов.

Принцип действия:

1. Электроны из полупроводника переходят в металл, и ионы доноров в полупроводнике оголяются.

2. Образуется выпрямительный переход, внутреннее поле которого направлено от полупроводника к металлу, и следовательно является потенциальным барьером для электронов полупроводника.

3. При подаче U_пр потенциальный барьер j_б уменьшается и I_пр обусловлен электронами из полупроводника в металл. Т.к. в металле дырки отсутствуют, то встречного потока дырок нет, а следовательно в базе n–типа НПНЗ не накапливаются, а поэтому при подаче U_орб - время на рассасывание НПНЗ в базе – не требуется.

Основные параметры:

С_бар » 1 пФ, t_вост = 0,1…1 нс, f _раб = 10…15 ГГц, I_обр = 10…100 нА (очень мал).

Заключение: высокочастотные и сверхвысокочастотные диоды являются универсальными диодами. Они широко применяются в различных радиоэлектронных устройствах в качестве амплитудных, частотных, фазовых и видеодетекторов, смесителей, выпрямителей ВЧ, а также в качестве коммутационных и ограничительных элементов систем автоматического контроля и регулирования уровней (АРУ) электрических сигналов.