СПРАВОЧНИК МОЛОДОГО РАДИСТА
       

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 n с 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 (рис. 47, а) в области малых прямых напряжений имеет падающий участок АБ с отрицательным диффе­ренциальным сопротивлением, который используется для режимов усиления и генерирования колебаний.

Рис 47 Вольтамперная характеристика (а) и эквивалентная схема туннельного диода (б) и ВАХ обращенного диода (в)

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 частот-ные 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 (рис. 47, б) ос­тается отрицательной:



Параметры

Типы диодов
АИ101А

АИ101Б

АИЮ1В

АИ101Д

АИ101Е

АИ101И

Пиковый ток, мА

1

1

2

2

5

5

Напряжение пика,

0,16

0,16

0,16

0,16

0,18

0,18

В

 

  

  

  

  

  
Отношение пико-

5

5

6

6

6

6

вого тока к то-

 

  

  

  

  

  
ку впадины

 

  

  

  

  

  
Емкость, пФ

4

2 — 8

5

3 — 10

8

4-13

Индуктивность,

1

1

1

1

1

1

нГн

 

  

  

  

  

  
Сопротивление*,

24

22

16

14

8

7

Ом

 

  

  

  

  

  
* 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 (рис. 47, в) 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 маке

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 (рис. 48, а) 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 (см. рис. 48, а) 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 (см. рис. 48, а) 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

10

10

10

10

10

10

10

к току впа­дины

 

  

  

  

  

  

  
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.



Рис. 48. Общий вид и габаритные размеры туннельных диодов (а — г)

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 (рис. 48,6) 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 корпусе (рис. 48, в) массой 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 (рис. 48, г) 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

 



Содержание раздела