Діодом імпульсного типу називають діод має малу тривалість перехідних процесів і є складовою частиною імпульсної схеми, що працює на високій частоті.
Для цих цілей найбільш підходять діоди з оптимізованими власними ємністю і часом, що вимагаються на те, щоб зворотне опір відновилося. Досягнення необхідного показника по першому параметру відбувається при зменшенні довжини і ширини pn - переходу, це відповідно позначається і на зменшенні допустимих потужностей розсіювання.
За другим - при використанні сильно легітірованних напівпровідникових елементів (наприклад, легітація кремнієвих пластини використовується золото).
Для діодів імпульсного типу властиво наявність:
Малих значень граничних імпульсних струмів (максимально обчислюються в декількох сотнях мА);
Малих значень граничних зворотних напруг (максимально - десятки вольт).
Величина бар'єрної ємності у діода імпульсного типу в більшості випадків становить менше 1пФ (піко Фарад). Що до часу життя неосновних носіїв, то воно не перевищує 4 нс.
Для діодів даного типу характерна здатність до пропускання імпульсів тривалістю не більше мікросекунди при токах з широкою амплітудою. Якщо діод точковий (в сенсі конструкції), то йому властиво працювати на частотах близько 1 ГГц.
Типи імпульсної диодной конструкції:
- Планарная;
- Меза-планарная;
- сплавна;
- Зварна.
Діод (імпульсний) має широкий спектр областей застосування, в тому числі, з його допомогою можна сконструювати електронний ключ, генератор, модулятор, формувач імпульсів і демпфер.
По суті імпульсний діод виконує ті ж функції, що і стандартний діод напівпровідникового типу, що володіє pn - переходом. У момент впливу прямого напруги він демонструє хорошу електропровідність. Крім того, в разі зміни полярностей відбувається перекривання діода. Перекривається він не в одну мить, а в кілька етапів:
[Google_font font = "Open Sans» size = "25" weight = "400" italic = "0" letter_spacing = »» color = "# 626262" subset = »»]
- Збільшується сила зворотного потоку;
- Розсмоктуються неосновні носії;
- Протікає відновлення високого опору на pn - переході;
- Діод замкнений. [/ Google_font]
За якими параметрами слід оцінювати імпульсний діод:
- За загальною ємності.
- За максимальному прямому напрузі.
- За максимальному імпульсного струму.
- За часовим проміжком, требующемуся на те, щоб після імпульсного впливу прямим струмом було досягнуто необхідне значення за прямим напрузі (цей параметр залежить від того, наскільки швидко будуть пересуватися неосновні носії заряду (ННЗ) від переходу у напрямку до бази, що призводить до того, що опір на самій базі знижується).
- За часовим проміжком, требующемуся на відновлення зворотного опору. Початок відліку відбувається в ту мить, коли струм пропускається через «0» (після того, як була виміряна полярність прикладеної напруги), а кінець - коли буде досягнуто заданий мале значення.
Феномен відновного періоду обумовлюється існуванням заряду, який накопичився в диодной базі в той час, коли подавався імпульс. Щоб замкнути діод, буде потрібно тим або іншим способом позбутися від цього заряду.
Це може статися завдяки рекомбінації і повернення ННЗ в зону емітера. Дана дія впливає на зворотний струм, його сила зростає. Після зміни полярностей напруги протягом певного тимчасового інтервалу змін зворотного струму, який обмежується лише впливом зовнішнього опору кола, практично не відбувається. У той же час ННЗ, що зібралися в диодной базі під час подачі імпульсу, розсмоктуються.
По завершенні деякого тимчасового відрізка ННЗ поруч з переходом набувають рівноважну концентрацію, проте, в більш глибинної частини бази заряд як і раніше залишається нерівновагим. Але на даний момент значення зворотного діодного струму стає статичним. Повністю він перестане змінюватися, коли накопичився всередині бази заряд повністю розсмокчеться.
діод Шотткі
Для імпульсних ланцюгів швидкої дії характерно застосування діодів з бар'єром Шоттки. У таких пристроях зона переходу розташовується в місці зчеплення металу і напівпровідника. Сконструйовані таким чином діоди не вимагають додаткового часу, щоб заряди всередині бази накопичувалися, а потім розсмоктувалися. Ключовим параметром тут стає лише та швидкість з якою перезаряджається бар'єрна ємність.
За своїм вольт-амперних характеристиках діоди Шотткі вельми схожі з діодами, робота яких заснована на дії pn - переходу. Вся різниця полягає в тому, що на перших восьми - десяти десятках прикладеної напруги, графік дії практично точно рухається по експоненті, при цьому обсяги зворотних струмів вкрай невеликі (до декількох десятків нА).
З точки зору конструкції діоди даного типу являють собою напівпровідникову пластину (матеріал: низькоомним кремній), покриту епітаксіальної плівкою (високоомній), що має аналогічну за типом електропровідність. Сама плівка теж має покриття у вигляді вакуумного металевого напилення.
До сфери застосування діодів Шоттки можна також віднести випрямлячі великих струмів і логаріфмірующіе пристрою. Детальніше про діод Шотткі тут
випрямний діод
Щоб отримати однополярної пульсує напруга при випрямленні змінного, зазвичай застосовується випрямний діод. Дія пульсуючого напруги згладжується (зазвичай за допомогою конденсатора) і на виході воно стає постійним. Конструювання випрямного діода аналогічно конструювання його площинний різновиди. Це обумовлено їх низькочастотних режимом роботи і великою силою прямого струму, що йде по електронно-діркового переходу.
Для випрямних діодів малої потужності властиво розсіювання власної теплової енергії за допомогою власної ж зовнішньої оболонки, як наслідок, вони не потребують охолоджуючихпристроях. Випуск випрямних діодів можливий як у формі дискретного компонента, так і у вигляді діодних зборок.
Величина зворотного напруги для випрямного діода, перевищує максимально допустимий, може стати причиною пробою. Запобігти цьому можливо послідовним з'єднанням групи попередньо шунтуватися діодів (шунтування за допомогою високоомного резистора дозволяє рівномірно розподілити напруга за всіма компонентами).
Негативна дія прямого струму зайвої сили можна мінімізувати і навіть запобігти за допомогою паралельно з'єднаних діодів. Показання по опору, навіть для діодів від одного виробника і вироблених в один час, можуть сильно відрізнятися. Тому, для збереження цілісності діода з більш низькими показниками, проводиться послідовне підключення до низькоомним резисторам. Це сприяє зрівнювання сили проходять всередині діодів прямих струмів.
лазерний діод
Під терміном лазер розуміється випромінювання монохроматичного типу в оптичному хвильовому діапазоні, що отримується за допомогою квантових генераторів. Лазери, конструкція яких базується на напівпровідниках виступають інструментом створення лазерних діодів. За базу для конструювання діодів потрібне використання площинного електронно-діркового переходу. Він формується за допомогою напівпровідника, що має провідність електронного типу (наприклад, арсенід галію).
Конструкція лазерного діода
Між гранями напівпровідникових пластин, які виступають в якості основи освіти електронно-діркового переходу, служать для формування резонатора Фабрі-Перо. Фотони всередині цього своєрідного «коридору» відбиваються від стін тисячі разів, до того як покинути його. Концентрованість електронів для більш високих енергетичних рівнів спочатку менше, ніж для більш низьких.
Електронну инжекцию в зону доречний провідності виробляють при здійсненні прямого включення від зовнішнього джерела живлення. Також це сприяє здійсненню електронної рекомбінації на місці, де електронно-дірковий перехід межує з іншою частиною діода (ця зона складає менше двох мікрометрів). Все це відбувається при паралельному виділення фотонів.
Далі електрони все більше концентруються в області верхніх енергетичних рівнів, до того моменту, поки не перевищать рівень концентрації електронів внизу. Після багатократне віддзеркалення вже наявних і поява нових індукують фотонів призведе до формування монохроматичного світлового випромінювання, що залишає стіни лазерного діода за допомогою спеціального віконця.
[idea] Необхідно пам'ятати, що лазер можна застосовувати лише з метою створення, але не збільшення сили імпульсів [/ idea]
Сфери, в яких може застосовуватися імпульсний лазерний діод : Спектрографи, лазерні приціли, далекоміри, лазерні принтери та медичні прилади. Крім того, це незамінний компонент пристроїв стирають, записуючих і зчитують інформацію з будь-якого лазерного диска.
Імпульсні блоки живлення
Схема потужного імпульсного блоку живлення
З огляду на те, що використання трансформатора поза домом не несе ніякої користі, то тут імпульсні перетворювачі енергії виявляються досить доречні. Адже вони здатні використовуючи абсолютно будь-яку батарею або акумулятор, формувати потрібний рівень напруги.
Діоди імпульсних джерел живлення (імпульсних силових блоків, імпульсних блоків живлення), що забезпечують їх працездатність, були описані вище. Застосування того чи іншого різновиду залежить від того, які конкретно властивості і параметри потрібно отримати при створенні конкретного блоку живлення. Самостійне конструювання подібних блоків не представляє особливої складності, але, тим не менш, це тема, яка потребує окремого обговорення.
