Высокочастотные диоды

Высокочастотные диоды предназначены для нелинейных электрических преобразований сигналов на частотах до сотен мегагерц. Их применяют в детекторах высокочастотных сигналов, преобразователях частоты, модуляторах и т. д. Отличительной особенностью этих диодов является незначительная величина барьерной емкости, что достигается путем уменьшения площади - перехода. Поэтому высокочастотные диоды являются точечными или микросплавными. Для уменьшения времени жизни носителей в базу диода вводят примесь золота. Параметры у высокочастотных диодов те же, что и у низкочастотных выпрямительных диодов. В СВЧ-диодах обычно используют точечный контакт, осуществляемый простым прижимом к поверхности полупроводника острия металлической контактной пружины. Эти диоды изготовляют из низкоомного материала с малым временем жизни носителей заряда. Они имеют небольшой радиус точечного контакта (2 - 3 мкм), что обеспечивает получение незначительной барьерной емкости. Напряжение пробоя СВЧ-диодов очень низкое (3 - 5 В), а прямое напряжение относительно высокое. Конструкция СВЧ-диодов обычно приспособлена к сочленению с элементами коаксиального или волноводного тракта.

Туннельные диоды

В туннельных диодах используют контакт вырожденных полупроводников, на вольт-амперной характеристике которых при прямом напряжении имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (рис.17, a).

Рис. 17. Вольт-амперные характеристики

туннельного (а) и обращенного диодов (b);

условные обозначения туннельного (c) и обращенного диодов (d)

Ниже перечислены специфические параметры туннельных диодов.

Пиковый ток - прямой ток в точке максимума вольт-амперной характеристики. Его значение может находиться в интервале от десятых долей миллиампера до сотен миллиампер.

Ток впадины I_в - прямой ток в точке минимума вольт-амперной характеристики.

Отношение токов I_п / I_в - отношение пикового тока к току впадины. Для туннельных диодов из арсенида галлия I_п / I_в > 10, для германиевых туннельных диодов I_п / I_в = 3...6.

Напряжение пика U_п - прямое напряжение, соответствующее пиковому току. Для туннельных диодов из арсенида галлия U_п = 100...150 мВ, для германиевых диодов U_п = 40...60 мВ.

Напряжение впадины U_в - прямое напряжение, соответствующее току впадины. У туннельных диодов из арсенида галлия U_в = 400...500 мВ, у германиевых диодов U_в = 250...350 мВ.

Напряжение раствора U_рр - прямое напряжение, большее напряжения впадины, при котором ток равен пиковому.

Наличие на вольт-амперной характеристике участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением позволяет применять туннельные диоды для усиления, генерирования, переключения и преобразования электрических колебаний.

Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды. Их особенностью является то, что вместо участка с отрицательным сопротивлением на вольт-амперной характеристике имеется практически горизонтальный участок (см. рис.17, б). В этих диодах обратная ветвь соответствует проводящему состоянию, а прямая ветвь - закрытому состоянию. Поэтому обращенный диод обладает выпрямительным эффектом. В обращенных диодах отсутствует накопление неравновесного заряда, то есть они могут применяться на СВЧ. Обращенные диоды из арсенида галлия имеют максимальный ток в проводящем состоянии около 3 мА при напряжении около 0,15 В . В закрытом состоянии ток составляет от 0,05 до 0,15 мА при напряжении менее 0,9 В.