Туннельные и обращенные диоды
Туннельные и обращенные диоды
Туннельные диоды обладают высоколегированными p-n-областями полупроводника. Концентрация легирующих примесей в областях на 2 — 3 порядка выше, чем в обычных диодах.
Высокая концентрация примесей приводит к вырождению полупроводника в полуметалл и перекрытию энергетических зон (зоны проводимости полупроводника типа nс валентной зоной полупроводника типа р) и возникновению высокой (порядка 105 — 10е В/см) напряженности поля в уаком (около 0,01 мкм) переходе. При такой напряженности поля в зоне перекрытия возникает туннельный механизм проводимости электронов через потенциальный барьер, т. е. движение элек-тронов через барьер высотой, превышающей энергию электрона. Туннельные диоды обладают высоким быстродействием, что способствует их использованию в схемах переключателей, усилителей и генераторов колебаний высоких частот. Статическая ВАХ диода) в области малых прямых напряжений имеет падающий участок АБ с отрицательным дифференциальным сопротивлением, который используется для режимов усиления и генерирования колебаний.
Высокая концентрация примесей приводит к вырождению полупроводника в полуметалл и перекрытию энергетических зон (зоны проводимости полупроводника типа nс валентной зоной полупроводника типа р) и возникновению высокой (порядка 105 — 10е В/см) напряженности поля в уаком (около 0,01 мкм) переходе. При такой напряженности поля в зоне перекрытия возникает туннельный механизм проводимости электронов через потенциальный барьер, т. е. движение элек-тронов через барьер высотой, превышающей энергию электрона. Туннельные диоды обладают высоким быстродействием, что способствует их использованию в схемах переключателей, усилителей и генераторов колебаний высоких частот. Статическая ВАХ диода) в области малых прямых напряжений имеет падающий участок АБ с отрицательным дифференциальным сопротивлением, который используется для режимов усиления и генерирования колебаний. Параметры туннельных диодов делят на три группы. В первую группу входят параметры, определяющие режим работы диода:
- пиковый (максимальный) ток Iп и ток впадины Iв (минимальный ток) прямой туннельной ветви ВАХ;
- напряжения Ua и Uв, соответствующие точкам максимума и минимума характеристики;
- отношение пикового тока Iп к току впадины IВ, характеризующее протяженность падающего участка вдоль оси токов;
- напряжение раствора UР на инжекционной ветви, соответствующее пиковому току в точке максимума;
- отрицательное сопротивление — дифференциальное сопротивление Гдиф на падающем участке ВАХ.
Во вторую группу входят параметры, характеризующие частотные свойства диодов:
- проходная емкость Сд — суммарная емкость перехода и корпуса при заданием напряжении смещения;
- индуктивность Lд обусловленная выводами и деталями корпуса прибора;
- сопротивление потерь Rп в объеме полупроводника на контактах
- и выводах диода;
- максимальная частота fмакс, до которой активная составляющая полного сопротивления эквивалентной схемы диода остается отрицательной:
|
Параметры
|
Типы диодов
|
|||||
|
АИ101А
|
АИ101Б
|
АИЮ1В
|
АИ101Д
|
АИ101Е
|
АИ101И
|
|
|
Пиковый ток, мА
|
1
|
1
|
2
|
2
|
5
|
5
|
|
Напряжение пика,
В
|
0,16
|
0,16
|
0,16
|
0,16
|
0,18
|
0,18
|
|
Отношение пикового тока к то
ку впадины
|
5
|
5
|
6
|
6
|
6
|
6
|
|
Емкость, пФ
|
4
|
2 — 8
|
5
|
3 — 10
|
8
|
4-13
|
|
Индуктивность нГн
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
СопротивлениеОм
|
24
|
22
|
16
|
14
|
8
|
7
|
При амплитуде импульса обратного тока диодов АИ101А, Б — 30 мА, АИ101В, Д — 40 мА и АИ101Е, И — 80 мА. В третью группу входят параметры предельных режимов: максимально допустимые значения постоянного или среднего токов и напряжений Iпр макс, Uпр маке, Iобр макс, Uовр-макс, а также мощности рмакс и мощности в импульсе заданной длительности Ри.макс. Действие обращенных диодов основывается на использовании обратной пробойной ветви ВАХ при туннельном механизме пробоя. Переход диода изготовляется из высоколегированного, но не вырожденного материала. Обратная ветвь ВАХ диода имеет большую кривизну, чем прямая ветвь, и используется более эффективно вместо прямой для детекторов, смесителей, умножителей электрических колебаний. Поскольку поменялись роли (места) прямой и обратной ветвей ВАХ, диоды называют обращенными.
Параметрами обращенных диодов являются:
- прямой ток IПр при заданном прямом напряжении Uпр;
- обратное напряжение Uовр при заданном обратном токе IОБР;
- Максимально допустимые прямой IПр макс U Обратный Iобр токи;
- допустимый пиковый ток Iп прямой ветви;
- емкость Сд при заданном обратном смещении.
Туннельные диоды АИ 101 (А, Б, В, Д, Е, И) применяются для работы в усилительных схемах и выпускаются в металлическом корпусе массой 0,15 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до +85°С. Электрические параметры диодов приведены в табл. 97.
Туннельные диоды АИ201 (В, Г, Е, Ж, И, К, Л) применяются для работы в схемах генераторов и выпускаются в металлокерами-ческом корпусе массой 0,15 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до +85 С. Электрические параметры диодов приведены в табл. 98.
Туннельные диоды АИ301 (А, Б, В, Г) применяются для работы в переключающих схемах и выпускаются в металлическом корпусе массой 0,15 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до + 70°С. Электрические параметры диодов приведены в табл. 99.
Таблица 98
|
Параметры
|
Типы диодов
|
||||||
|
АИ201В
|
АИ201Г
|
АИ201Е
|
АИ201Ж
|
АИ201Е
|
АИ201К
|
АИ201Л
|
|
|
Пиковый ток, мА
|
10
|
20
|
20
|
50
|
50
|
100
|
100
|
|
Напряжение пика, В
|
0,18
|
0,2
|
0,2
|
0,26
|
0,26
|
0,33
|
0,33
|
|
Отношение пи кового тока
к току впадины
|
10
|
10
|
10
|
10
|
10
|
10
|
10
|
|
Емкость, пФ
|
5 — 15
|
10
|
6 — 20
|
15
|
10 — 30
|
20
|
10 — 15
|
|
Индуктивность, нГн
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
Сопротивление*, Ом
|
8
|
5
|
4
|
2,5
|
2,5
|
2,2
|
2,2
|
· При амплитуде импульса обратного тока диодов АИ201В, Г, Е, — 100 мА, АИ201Ж, И, К, Л — 200 мА.
Таблица 99
|
Параметры
|
Типы диодов
|
|||
|
АИ301А
|
АИ301Б
|
АИ301В
|
АИ301Г
|
|
|
Пиковый ток, мА
|
1,6 — 2,4
|
4,5 — 5,5
|
4,5 — 5,5
|
9 — 11
|
|
Напряжение пика, В
|
0,18
|
0,18
|
0,18
|
0,18
|
|
Отношение пикового тока к току впадины
|
8
|
8
|
8
|
8
|
|
Емкость, пФ
|
12
|
25
|
25
|
50
|
|
Индуктивность, нГн
|
1,5
|
1,5
|
1,5
|
1,5
|
|
Напряжение раствора, В
|
0,65
|
1
|
1-1,3
|
0,8
|
Туннельные диоды ГИ304 (А, Б) ГИ305 (А, Б), ГИ307А применяются для работы в импульсных схемах и выпускаются в металло-стеклянном корпусе массой 0,1 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до +70 °С. Электрические параметры диодов приведены в табл. 100. Таблица 100
|
Параметры
|
Типы диодов
|
||||
|
|
ГИ304А
|
ГИ304Б
|
ГИ305А
|
ГИ305Б
|
ГИ307А
|
|
Пиковый ток, мА,
|
4,5 — 5,1
|
4,9 — 5,5
|
9,1 — 10
|
9,8 — 11
|
2
|
|
при температуре 20 °С
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение пика, В
|
75
|
75
|
85
|
85
|
80
|
|
Отношение пикового тока к току впадины
|
5
|
5
|
5
|
5
|
7
|
|
Емкость, пФ, при f=10-20 МГц
|
20
|
20
|
30
|
30
|
20
|
|
Напряжение раствора, В, при токе, мА:
|
|
|
|
|
|
|
5 . .
|
0,44
|
0,44
|
—
|
—
|
0,4
|
|
10
|
—
|
—
|
0,45
|
0,45
|
—
|
|
Постоянный прямой и обратный ток, мА, при 20 °С
|
10
|
10
|
20
|
20
|
4
|
* При прямом токе 2 мА.
Обращенные диоды ГИ401 (А, Б) применяются для работы в смесителях, детекторах и вычислительных устройствах и выпускаются в металлостеклянном корпусемассой 0,07 г, с диапазоном рабочих температур от — 55 до -г-70°С. Электрические параметры приведены в табл. 101.
Таблица 101
|
Параметры
|
Типы диодов
|
|
|
ГИ401А
|
ГИ401Б
|
|
|
Постоянное прямое напряжение, мВ, при Iпр= 0,1 мА
|
330
|
330
|
|
Постоянное обратное напряжение, мВ, при Iобр = 1 мА
|
90
|
90
|
|
Постоянный прямой ток, мА
|
0,3
|
0,5
|
|
Постоянный обратный ток, мА
|
4
|
5,6
|
|
Емкость, пФ
|
2,5
|
5
|
Обращенные диоды АИ402 (Б, Г, Е, И) применяются в смесителях, детекторах и вычислительных устройствах и выпускаются в металлокерамическом корпусе массой 0,5 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до+85°С. Электрические параметры диодов приведены в табл. 102.
Таблица 102
|
Параметры
|
Типы диодов
|
|||
|
|
АИ402Б
|
АИ402Г
|
АИ402Е
|
АИ402И
|
|
Прямой пиковый ток, мА
|
0,1
|
0,1
|
0,2
|
0,4
|
|
Постоянное прямое напряжение, В, при указанном выше прямом пиковом токе
|
0,6
|
0,6
|
0,6
|
0,6
|
|
Постоянное обратное напряжение при предельном обратном токе
|
0,25
|
0,25
|
0,25
|
0,25
|
|
Максимальный обратный ток, мА
|
1
|
1
|
2
|
4
|
|
Емкость, пФ
|
4
|
8
|
8
|
10
|