Перехідні процеси в діодах з р-п переходом

Высокочастотные значення

Для високочастотних значень опору і дифузійної місткості діода характерна їх частотна залежність. Це сильно обмежує використовування таких параметрів діода, оскільки утрудняє розрахунок частотних характеристик схем з використанням напівпровідникових діодів.

Така частотна залежність з'явилася через те, що система з розподіленими параметрами (діод на високій частоті) була представлена моделлю діода із зосередженими параметрами, яка є невдалою для високих частот. Звідси витікає, що не можна шукати фізичне значення високочастотних параметрів напівпровідникового діода. Їх треба розглядати як формальні.

При різкій зміні струму через р-п перехід напруга на ньому встановлюється протягом певного часу. Такий перехідний процес обумовлений інформаційністю явищ, що протікають в р-п переході при перемиканні. Розрізняють перехідні процеси включення, перемикання діода з прямого напряму в зворотний і виключення діода. Інерційність протікаючих процесів пов'язана з накопиченням і розсмоктуванням неосновних носіїв заряду в базі діода, а також перезарядом бар'єрної місткості р-п переходу.

Розглянемо перехідний процес включення р-п переходу в простій схемі, представленій на рис.2.1. При подачі на вхід схеми імпульсу напруги позитивної полярності струм через діод змінюється. Якщо , то струм діода протягом перехідного процесу практично не змінюється. В цьому випадку зовнішній ланцюг — по відношенню до діода є джерелом струму. До моменту часу рівному 0,ток через р-п перехід відсутній, і концентрація дірок в базі мала рівноважне значення. З моменту часу рівному 0 відбувається інжекція дірок в базу. Струм дірок рекомбінуючих в базі, пропорційний надмірному заряду дірок - і обернено пропорційний часу життя дірок. На початковій стадії процесу, поки заряд дірок малий, струм рекомбінації багато менше струму інжекції дірок і швидкість накопичення дірок в базі велика. У міру збільшення заряду дірок в базі росте кількість дірок, рекомбінуючих з електронами, і швидкість накопичення дірок зменшується. На кінцевій стадії перехідного процесу встановлюється динамічна рівновага між струмом дірок, інжектованих в базу, і струмом дірок, рекомбінуючих в базі з електронами.

На характер місткості опору р-п переходу указує те, що напруга - протягом перехідного процесу включення зростає від Про до сталого значення.

При перехідному процесі перемикання діода з прямого напряму в зворотний з моменту часу починається процес розсмоктування накопиченого заряду дірок в базі. Зменшення концентрації дірок в базі відбувається через їх рекомбінацію з електронами і за рахунок відходу дірок в n область переходу. Весь перехідний процес виключення діода ділиться на два етапи: етап розсмоктування, протягом якого струм діода обмежений зовнішнім ланцюгом і залишається постійним, і етап відновлення зворотного опору практично до нуля.

Тривалість перехідних процесів накопичення, розсмоктування і відновлення зворотного опору діода з р-п переходом пропорційно часу життя неосновних носіїв заряду - в базі діода. Тому при виготовленні швидко дійних діодів знижують час життя неосновних носіїв заряду в базі, вводячи в неї подушки рекомбінація шляхом легування ПП - но домішками з глибокими рівнями або опромінюючи прилади потоком високо енергетичних електронів і ін. При виготовленні швидко дійних діодів для легування звичайно використовується золото. При високому рівні інжекції час життя носіїв заряду в кремнії пов'язане з концентрацією атомів золота –співвідношенням.

Гранична концентрація електрично активних центрів золота складає в кремнії 10¹⁷ см³. При великій концентрації золота зростають опори бази і зворотний струм. Всі швидкодійні діоди характеризуються підвищеними зворотними струмами. При концентрації золота, порівнянній з концентрацією легуючої донорной домішці в базі, питомий опір бази різко зростає, що погіршує параметри діодів.

Діоди з сильнолегированої базою мають малу напругу пробою. Наприклад, в кремнієвому діоді з - напруга пробою буде менше 15В.

Для підвищення швидкодії діодів необхідно окрім зниження часу життя зменшувати бар'єрну місткість - (зменшуючи площу р-п переходу) і знижувати опір бази, що має р-п-п структуру. У будь-якому випадку вимога по підвищенню швидкодії, робочих напруг і струмів є суперечливими.

Дата добавления: 2014-01-07