Импульсные диоды предназначены для работы с электрическими сигналами, имеющими ступенчатый характер изменения во времени и могут применяться в качестве ключевых элементов в устройствах импульсной техники.
Под воздействием входного импульса положительной полярности происходит инжекция носителей в базовую область диода. Избыточная концентрация неосновных носителей может во много раз превышать равновесную.
Изменение напряжения с прямого на обратное приводит к выбросу обратного тока из-за наличия диффузионной емкости, поскольку после прекращения прямого тока неравновесный заряд не может исчезнуть мгновенно и сохраняется в базе в течение времени, сравнимого со временем жизни неосновных носителей (1…10мкс). Выброс обратного тока иногда на 1-2 порядка превышает установившееся значение (рис. 19). Возникновение броска обратного тока обусловлено тем, что избыточные носители, находящиеся в области противоположного типа электропроводности на расстоянии диффузионной длины от перехода, втягиваются полем перехода обратно в собственную область. После того, как концентрация подвижных носителей достигает равновесного значения за счет рекомбинации и утечки носителей через p–n-переход, ток спадает до своего установившегося значения, а обратное сопротивление диода восстанавливается до высокого статического значения.
Интервал времени между моментом переключения напряжения на диоде с прямого на обратное и моментом, когда обратный ток достигает заданного значения, называется временем восстановления обратного сопротивления tОБР. Наиболее эффективным методом снижения tОБР является уменьшение времени жизни неосновных носителей заряда в области противоположного типа электропроводности и уменьшение геометрических размеров активных областей выпрямительных структур. Для сокращения времени рассасывания носителей вводят атомы специальных примесей (например, золота), называемые ловушками, которые, благодаря наличию разрешенных энергетических уровней, соответствующих энергии запрещенной зоны полупроводникового материала, способны захватывать и удерживать на своих орбитах подвижные носители, существенно увеличивая вероятность рекомбинации. Атомы-ловушки образуют дополнительные центры рекомбинации.
После переключения диода на прямое напряжение электропроводность будет возрастать по мере инжекции носителей заряда (за время tПР), в связи с чем прямое сопротивление перехода сразу после переключения оказывается больше сопротивления в установившемся режиме. Уменьшить время восстановления прямого сопротивления можно за счет уменьшения толщины перехода.
Временные диаграммы работы обычного (VD1) и импульсного (VD2) диодов.
Основные параметры импульсных диодов
Основными параметрами импульсных диодов, помимо эксплуатационных параметров выпрямительного диода, являются:
- емкость диода CД;
- максимальное импульсное прямое напряжение UПР max;
- максимальный импульсный обратный ток IОБР max;
- время восстановления прямого напряжения диода tПР;
- время восстановления обратного сопротивления диода tОБР.