Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сигнал частотного гребенчатого генератора SRD (HP 33003A)
Символ цепи

В электронике , A восстановление шага диод ( СРД ) представляет собой полупроводниковый переход диод , имеющий возможность генерировать очень короткие импульсы. Его также называют отключающим диодом, или диодом накопления заряда, или (гораздо реже) варактором памяти , и он имеет множество применений в микроволновой электронике в качестве генератора импульсов или параметрического усилителя .

Когда диоды переключаются с прямой проводимости на обратную отсечку, на короткое время протекает обратный ток, поскольку накопленный заряд удаляется. Резкость, с которой этот обратный ток прекращается, характеризует ступенчатый восстанавливающий диод.

Историческая справка [ править ]

Первой опубликованной статьей по SRD является ( Boff, Moll & Shen 1960 ): авторы начинают краткий обзор, констатируя, что «характеристики восстановления некоторых типов диодов с pn-переходом демонстрируют неоднородность, которая может быть использована для получения преимущества для генерации диодов. гармоник или для получения импульсов миллимикросекундной длительности ». Они также ссылаются на то, что впервые наблюдали это явление в феврале 1959 года.

Работа с SRD [ править ]

Физические принципы [ править ]

Основным явлением, используемым в SRD, является накопление электрического заряда во время прямой проводимости , который присутствует во всех диодах с полупроводниковым переходом и обусловлен конечным временем жизни неосновных носителей в полупроводниках . Предположим, что SRD смещен в прямом направлении и находится в установившемся режиме, то есть ток смещения анода не изменяется со временем: поскольку перенос заряда в переходном диоде в основном обусловлен диффузией, то есть непостоянной пространственной плотностью носителей заряда, вызванной напряжением смещения, a заряд Q s хранится в устройстве. Этот накопленный заряд зависит от

  1. Сила прямого анодного тока I A, протекающего в устройстве в его установившемся режиме.
  2. Время жизни неосновных носителей заряда τ , то есть среднее время, в течение которого свободный носитель заряда перемещается внутри полупроводниковой области до рекомбинации .

Количественно, если установившееся состояние прямой проводимости длится в течение времени, намного превышающего τ , накопленный заряд имеет следующее приближенное выражение

Теперь предположим, что смещение напряжения резко изменяется, переключаясь со своего стационарного положительного значения на постоянное отрицательное значение с большей величиной : тогда, поскольку определенное количество заряда накопилось во время прямой проводимости, сопротивление диода все еще низкое ( т. напряжение на катоде V AK имеет примерно такое же значение прямой проводимости ). Анодный ток не прекращается , но меняет свою полярность (т.е. направления его потока) и накапливаемый заряд Q сек начинает вытекать из устройства на почти постоянной скоростью я R . Таким образом, весь накопленный заряд удаляется за определенный промежуток времени: это время хранения t S и его приближенное выражение

Когда весь накопленный заряд удален, сопротивление диода внезапно изменяется, повышаясь до значения отсечки при обратном смещении в течение времени t Tr , времени перехода : это поведение можно использовать для создания импульсов со временем нарастания, равным этому времени.

Работа дрейфового восстанавливающего диода (DSRD) [ править ]

Дрейфовый восстанавливающий диод (DSRD) был открыт российскими учеными в 1981 году ( Грехов и др., 1981). Принцип работы DSRD аналогичен SRD с одним существенным отличием - ток прямой накачки должен быть импульсным, а не непрерывным, поскольку дрейфовые диоды работают с медленными носителями.

Принцип работы DSRD можно объяснить следующим образом: короткий импульс тока подается в прямом направлении DSRD, эффективно «накачивая» PN-переход, или, другими словами, «заряжая» PN-переход емкостным образом. Когда направление тока меняется на противоположное, накопленные заряды удаляются из базовой области.

Как только накопленный заряд уменьшается до нуля, диод быстро открывается. Всплеск высокого напряжения может появиться из-за самоиндукции диодной цепи. Чем больше ток коммутации и чем короче переход от прямой к обратной проводимости, тем выше амплитуда импульса и эффективность генератора импульсов (Кардо-Сысоев и др., 1997).

Использование [ править ]

См. Также [ править ]

  • Миноритарный перевозчик
  • Pn переход
  • Генератор импульсов
  • Полупроводниковый диод

Ссылки [ править ]

  • Boff, AF; Moll, J .; Р. Шен (февраль 1960 г.), «Новый эффект высокой скорости в твердотельных диодах», Международная конференция по твердотельным схемам IEEE 1960 г. Сборник технических статей. , Международная конференция IRE по твердотельным схемам, III , Нью-Йорк: IEEE Press, стр. 50–51, DOI : 10.1109 / ISSCC.1960.1157249. Первая статья, посвященная SRD: интересно, но «с ограниченным доступом ».

Следующие две книги содержат всесторонний анализ теории неравновесного переноса заряда в полупроводниковых диодах , а также дают обзор приложений (по крайней мере, до конца семидесятых годов).

  • Носов, Юрий Романович (1969), Переключение в полупроводниковых диодах , Монографии по физике полупроводников, 4 , Нью-Йорк : Plenum Press.
  • Тхорик, Юрий Александрович (1968), Переходные процессы в импульсных полупроводниковых диодах , Иерусалим : Израильская программа научных переводов, Ltd..

В следующих примечаниях к применению подробно рассматриваются практические схемы и приложения, использующие SRD.

  • Генерация импульсов и сигналов с помощью шаговых восстанавливающих диодов (PDF) , Примечание по применению AN 918, Пало-Альто : Hewlett-Packard , октябрь 1984 г.. Доступно на сайте Hewlett-Packard HPRFhelp .
  1. ^ "Microsemi | Полупроводники и системные решения | Вопросы питания" .
  2. ^ "Проектирование гребенчатого генератора на основе ступенчатого диода" . 2017-03-08.
  3. ^ http://hpmemoryproject.org/an/pdf/an_913.pdf
  4. ^ "Проектирование гребенчатого генератора на основе ступенчатого диода" . 2017-03-08.
  5. ^ "IMST GmbH" (PDF) .
  6. ^ "Детектор фазы выборки" .

Внешние ссылки [ править ]

  • Тан, Майкл Р .; Wang, SY; Марс, Германия; Moll, JL (31 декабря 1991), A 12 мксек GaAs двойной гетероструктуры Шаг восстановления диода , технические отчеты HP Labs , HPL-91-187, Palo Alto : Hewlett-Packard. Интересная статья с описанием конструкции и отчетом об измеренных характеристиках чрезвычайно быстрого SRD с гетеропереходом .
  • Киркби, Дэвид (апрель 1999 г.), «Глава 5. Генераторы импульсов» (PDF) , Пикосекундный оптоэлектронный кросс-коррелятор, использующий лавинный фотодиод с модулированным усилением для измерения импульсной характеристики ткани (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) в 2012 г. -02-06. Это докторская диссертация, в которой SRD является ключевым элементом . Глава 5 особенно актуальна.