При создании электронных схем различного назначения широкое применение находят полупроводниковые диоды. Первоначально они создавались как замена ламповым аналогам и по сравнению со своим электровакуумным предшественником обеспечили значительный выигрыш по массогабаритным характеристикам и по потребляемой мощности.
Известно, что в схемотехнике наилучшие результаты дает применение специализированной элементной базы, которая оптимизирована под конкретную область применения. Для современной электроники один из фундаментальных способов определения области применения – деление на аналоговую и цифровую технику. Применительно к диодам: в первом случае применялся обычный выпрямительный элемент. В цифровой электронике целесообразно использовать т.н. импульсные диоды, конструктивно отличающиеся от обычных.
Свойства выпрямительных диодов
Принцип действия любого диода основан на формировании потенциального барьера, наличие которого обеспечивает прохождение тока в одном направлении с минимальными потерями и блокировку его протекания в противоположном.
У выпрямительных диодов барьер формировался как pn-переход двух непосредственно взаимодействующих полупроводников с различным типом проводимости. Кроме того, сам процесс выпрямления обычно предполагал работу с относительно большими токами. Для увеличения максимального значения этого параметра разработчик увеличивал площадь перехода.
Эта особенность:
- позволяла работать с умеренной плотностью тока;
- обеспечивала малое прямое сопротивление;
- снимала проблему отвода избыточного количества тепла;
- подавляла процессы деградации pn-перехода и увеличивала срок службы диода.
Одновременно большая площадь перехода приводила к увеличению емкости, что неизбежно ухудшала частотные свойства диода. На рисунке 1 показано обозначение выпрямительного диода.
Особенности импульсных диодов
Импульсный диод, напротив, имеет небольшую площадь перехода для снижения емкости, не отличается высокой пробивной стойкостью по обратному напряжению, не рассчитан на большой ток и имеет повышенное значение обратного тока. На рисунке 1 справа приведено его схемное обозначение, а рисунке 2 представлены его вольт-амперные характеристики и один из вариантов схемы включения.
Один из вариантов импульсного диода, называемый по имени его изобретателя диодом Шоттки, использует потенциальный барьер, образуемый границей полупроводник-металл.
За счет этого:
- заметно снижается емкость, которая дополнительно можно ограничить уменьшением площади перехода;
- дополнительно до 0,25-0,30 В снижается величина порогового напряжения.
Конструктивно импульсный диод чаще всего имеет показанный на рисунке 3 корпус характерной цилиндрической формы.
Фокусная область применения импульсных диодов
Импульсные диоды по своим параметрам хорошо подходят для применения в:
- быстродействующих логических схемах;
- цепях развертки стробоскопических осциллографов;
- формирователях сверхкоротких импульсов.
