Головна |
Вони застосовуються для перетворення високочастотних і імпульсних сигналів. У даних діодах необхідно забезпечити мінімальні значення реактивних параметрів, що досягається завдяки спеціальним конструктивно-технологічним заходам.
Одна з основних причин інерційності напівпровідникових діодів пов'язана з дифузійної ємністю. Для зменшення часу життя t використовується легування матеріалу (наприклад, золотом), що створює багато ловушечних рівнів в забороненій зоні, що збільшують швидкість рекомбінації і отже зменшується Здиф.
Різновидом універсальних діодів є діод з короткою базою. У такому діоді протяжність бази менше дифузійної довжини неосновних носіїв. Отже, дифузійна ємність буде визначатися не часом життя неосновних носіїв в базі, а фактичним меншим часом перебування (часом прольоту). Однак здійснити зменшення товщини бази при великій площі p-n переходу технологічно дуже складно. Тому що виготовляються діоди з короткою базою при малій площі є малопотужними.
В даний час широко застосовуються діоди з p-i-n-структурою, в якій дві сильнолегованого області p- і n-типу розділені досить широкою областю з провідністю, близькою до власної (i-область). Заряди донорних і акцепторних іонів розташовані поблизу кордонів i-області. Розподіл електричного поля в ній в ідеальному випадку можна вважати однорідним (на відміну від звичайного p-n переходу). Таким чином, i-область з низькою концентрацією носіїв заряду, але що володіє діелектричної проникністю можна прийняти за конденсатор, «обкладками» якого є вузькі (через велику концентрацію носіїв в p- і n-областях) шари зарядів донорів і акцепторів. Бар'єрна ємність p-i-n діода визначається розмірами i-шару і при досить широкій області від прикладеної постійної напруги практично не залежить.
Особливість роботи p-i-n діода полягає в тому, що при прямому напрузі одночасно відбувається інжекція дірок з p-області і електронів з n-області в i-область. При цьому його пряме опір різко падає. При зворотній напрузі відбувається екстракція носіїв з i-області в сусідні області. Зменшення концентрації призводить до додаткового зростання опору i області в порівнянні з рівноважним станом. Тому для p-i-n діода характерно дуже велике відношення прямого та зворотного опорів, що при використанні їх в переключательних режимах.
Як високочастотних універсальних використовуються структури з Шотткі і Мотта. У цих приладах процеси прямої провідності визначаються тільки основними носіями заряду. Таким чином, у розглянутих діодів відсутня дифузійна ємність, пов'язана з накопиченням і розсмоктуванням носіїв заряду в базі, що і визначає їх хороші високочастотні властивості.
Відмінність бар'єру Мотта від бар'єру Шотткі полягає в тому, що тонкий i-шар створений між металом М і сильно легованих полупроводником n+, Так що виходить структура М-i-n. У високоомному i-шарі падає вся прикладена до діода напруга, тому товщина збідненого шару в n+-області дуже мала і не залежить від напруги. І тому бар'єрна ємність практично не залежить від напруги і опору бази.
Найбільшу робочу частоту мають діоди з бар'єром Мотта і Шотткі, які на відміну від p-n-переходу майже не накопичують неосновних
носіїв заряду в базі діода при проходженні прямого струму і тому мають малий час відновлення tВОСТ (Близько 100 пс).
Різновидом імпульсних діодів є діоди з накопиченням заряду (ДНЗ) або діоди з різким відновленням зворотного струму (опору). Імпульс зворотного струму в цих діодах має майже прямокутну форму (рисунок 4.2). При цьому значення t1 може бути значним, але t2 має бути надзвичайно малим для використання ДНЗ в швидкодіючих імпульсних пристроях.
Отримання малої тривалості t2 пов'язане зі створенням внутрішнього поля в базі близько збідненого шару p-n-переходу шляхом нерівномірного розподілу домішки. Це поле є гальмуючим для носіїв, які прийшли через збіднений шар при прямій напрузі, і тому перешкоджає відходу інжектованих носіїв від кордону збідненого шару, змушуючи їх компактніше концентруватися зи кордону. При подачі на діод зворотного напруги (як і в звичайному діоді) відбувається розсмоктування накопиченого в базі заряду, але при цьому внутрішнє електричне поле вже буде сприяти дрейфу неосновних носіїв до збідненого шару переходу. У момент t1, Коли концентрація надлишкових носіїв на кордонах переходу спадає до нуля, що залишився надлишковий заряд неосновних носіїв в базі стає дуже малим, а, отже, виявляється малим і час t2 спадання зворотного струму до значення I0.
Малюнок 2.3 Тимчасові діаграми струму через імпульсний діод.
Зворотне включення р-п-переходу | Теоретична вольтамперная характеристика p-n переходу | Реальна вольтамперної характеристики p-n переходу | Ємності p-n переходу | гетеропереходи | Контакт між напівпровідниками одного типу електропровідності | Контакт металу з напівпровідником | омічні контакти | Явища на поверхні напівпровідника | випрямні діоди |