Yuqori chastotali yarim o‘tkazuvchi diodlar

Yuqori chastotali yarim o‘tkazuvchi diodlar
To‘g‘rilovchi diodlarga o‘xshab, yuqori chastotali YO’D larda ham n-p o‘tishning nosimmetrik o‘tkazuvchanligi ishlatiladi. Ular to‘g‘rilovchi diodlarga qaraganda ancha yuqori chastotalarda ishlaydi (yuzlab Mgs gacha), universal va impulslilarga bo‘linadi. Universal yuqori chastotali diodlar tokning bir yo‘nalishdagi yuqori chastotali tebranishlarni olish uchun modulyatsiyalashgan yuqori chastotali tebranishlarni amplitudasi bo‘yicha – chastotali modulyatsiya tebranishlarni (detektorlash) chastotasini o‘zgartirish uchun qo‘llaniladi. Impulsli diodlar impulsli shemalarda almashib ulagich elementi sifatida ishlatiladi.
YOD yuqori chastotada ishlaganda diodning inersiyaligiga sababchi bo‘lib, o‘tish sig‘imi katta rol o‘ynaydi. Agar diod to‘g‘rilovchi shemaga ulansa, bunda sig‘imni ta’siri to‘g‘rilash jarayonini yomonlashuviga olib keladi.
Bundan tashqari, n-p o‘tishga keltirilgan tashqi kuchlanishni bir qismi diodning baza qarshiligida qolishi tufayli, to‘g‘rilash samaradorligi pasayadi. Shundan kelib chiqadiki, yuqori chastotada ishlaydigan YODni n-p o‘tishlari kichik sig‘imli va bazaning kichik qarshiligiga ega bo‘lishi kerak.
Sig‘imni kamaytirish uchun o‘tish maydonini kamaytirishadi, bazanig qarshiligini kamaytirish uchun bazaning qalinligini kamaytirishadi. Yuqori chastotali diodni inersion hususiyatlarini kamaytirish talabi va shu sababli o‘tish maydonini kamaytirish, bir xil asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning xayot vaqti va baza qalinligi o‘ta muhim bo‘lishi mumkin, shundanki, agar diod impuls shemada qayta ulagich sifatida ishlasa. Qayta ulagich ikki xolatga ega: ochiq va yopiq. Ideal holatda qayta ulagich ochiq bo‘lganida qarshiligi nolga teng, qarshiligi cheksiz katta bo‘lishi – yopiq bo‘lganida va bir onda bir holatdan ikkinchi holatga o‘tishi lozim. Amalda yuqori chastotali diodni yopiq holatidan ochiq holatiga va teskarisi qayta ulashlarda turg‘un (statsionar) holat bir muncha vaqtdan keyin o‘rnatiladi, uni qayta ulash vaqti deb ataladi va diodning inersion xususiyatlarini ta’riflaydi. Tez qayta ulaganda inersion xususiyatlari bo‘lishi qayta ulanadigan impulslar shaklini buzulishiga olib keladi. Impulsli diodlarni tayyorlashda dastlabki yarim o‘tkazgichga rekombinatsiyani (Au, Cu, Ni) unumli markazi bo‘lgan elementlar kiritiladi, bu esa og‘irligi bir xil bo‘lmagan zaryad tashuvchilarni hayot vaqtini kamaytiradi. P-xududini (bazasini) qalinligi Np teshiklarni chopish diffuzion uzunligi miqdoriga qaraganda kam miqdorigacha kamayadi. Bu bir vaqtda og‘irligi bir xil bo‘lmagan tashuvchilar hayot vaqtini va baza qarshiligini kamaytiradi. Yuqori chastotali diodlar konstruksiyasi bo‘yicha nuqtaviy konstruksiya ko‘rinishida yoki juda kichik maydonli o‘tish yupqa konstruksiyada bajariladi.
Tunel diodlar
Tunel diodlar ko‘p miqdorda aralashmali yarim o‘tkazgichlardan tayyorlanadi (yaratilgan yarim o‘tkazgichlar). Yaratilgan yarim o‘tkaz- gichlar asosida bajarilgan n-p o‘tishni voltam- perli tavsifi manfiy qarshilikli xududga ega bo‘lib, bunda kuchlanish ko‘payganda oqib o‘tadigan tok kamayadi. Manfiy qarshilikka ega bo‘lgan element, elektr energiyani talab qilmaydi, uni zanjirga beradi, ya’ni zanjirning faol elementi hisoblanadi.
Volt-amperli tavsifining tushib ketuvchi qismi bo‘lgani uchun tunel diodlarni generatorlar va keng diapazon chastotali shu jumladan SVCH (o‘ta yuqori chastotali), elektr tebranishlarni kuchaytirgichlari sifatida va yuqori tezikli qayta ulashlar sifatida ishlatishga imkon yaratadi.
Tunel diodlar yaratilgan yarim o‘tkazgichlardan, asosan, germaniy, kremniy va arsenad gal- liydan tayyorlanadi. Potensial to‘siq orasidan tashuvchilarni tunel o‘tishi uchun n-p o‘tish tor va keskin bo‘lgani sababli, tunel diodlarning n-p o‘tishlari eritib quyish usuli bilan tayyorlanadi. Bundan tashqari, yaratilgan qatlamlarni epitaksial qo‘shib borish usuli qo‘llaniladi, bu shuningdek keskin o‘tishlarni olishga yordam beradi. Sig‘imni kamaytirish uchun (demak, manfiy qarshilik bilan faol element sifatida ishlashi mumkin bo‘lgan tunel diodni yuqori chegaraviy chastotasini oshirish uchun) p-n o‘tishlarni kichik maydonini olish usuli qo‘llaniladi.\

7-rasm.
7-rasmda tunel diodning volt-amperli tavsifi ko‘rsatilgan. Unig shakli aralashmalar konsentratsiyasiga, konsentratsiya miqdori bir xil bo‘lganda aralashmalar turiga va haroratiga bog‘liq, shu bilan birga haroratga bog‘liqligi turli materiallardan tayyorlangan tunel diodlar uchun har xil bo‘ladi.
Tunel diodni volt-amperli tavsifini ifodalovchi asosiy parametri bo‘lib pastga tashuvchi qismini qiyaligini ko‘rsatadigan manfiy differensial qarshilik hisoblanadi:

O‘tishni potensial to‘sig‘idan elektronlarni tunel o‘tishi diffuziyasi sekin o‘tadigan jarayoni bilan bog‘liq bo‘lmagani sababli, bunda tunel tokni uzatish tezligi yuqori (kuchli legirlangan germaniy uchun, taxminan 10^-13_с) va tashuvchilarni kam xarakatlanuvchilik hisobiga tunel diodlarda inersiyalik bo‘lmaydi. Shuning uchun tunel diodlarni chastotaviy xususiyatlari tokni uzatish tezligi bilan aniqlanmasdan, balki faqat kostruksiyaga bog‘liq bo‘lgan omillar bilan: n-p o‘tish sig‘imi S bilan, yarim o‘tkazgichni hajmiy qarshiligi va ulanadigan uchlari bog‘liq bo‘lgan yo‘qotish qarshiliklari bilan va diodning induktivlik Ld yig‘indisi bilan aniqlanadi. Tunel diodni chastotaviy xususiyatlari maksimal chastotasi Fmax bilan ta’riflanadi.
Fmax dan yuqori chastotalarda tunel diodni manfiy qarshilik sifatida ishlatib bo‘lmaydi, ya’ni bu chastotalarda elektr tebranishlarni kuchaytirish va generatsiyalash mumkin emas. Bundan tashqari, yuqori chastotalarda tunel diodni sifati Imax/c nisbati bilan baholanadi va ba’zan uni asllik omili deb atashadi. Tunel diodni almashib ulagichli shemalarda ishlaganida uning tez harakatlanuvchiligi qayta ulash vaqtini miqdori bilan belgilanadi va u diod xususiyatlari va shenaning parametrlariga bog‘liq.