Інерційність діодних ключів

Інерційність діодних ключів визначається зарядом і розрядом бар'єрної, дифузійної та конструктивної ємностей діода, внутрішнім опором джерела вхідного сигналу, опором та ємністю навантаження, індуктивністю виводів діода, опором областей діода.

Розглянемо перехідні процеси, що проходять в діоді. Перехідними процесаминазивають процеси встановлення напруги (або струму) діода при дії імпульсного струму (або напруги). Процес введення носіїв заряду через p-n перехід при зниженні висоти потенціального бар'єру в область напівпровідника, де ці носії заряду є неосновними, називається інжекцією. Вона грає велику роль в роботі діода. Коефіціентом інжекції називать відношення струму носіїв інжектованих в базу до повного струму (наприклад для p⁺-n переходу γ= I _p/ I, де I = I _p+ I _n повний струм, а I _p і I _n струми інжекції дірок і електронів відповідно). Рівень інжекції – це відношення концентрації інжектованих неосновних носіїв до рівноважної концентрації основних носіїв бази: δ=∆p_n /n_n. Низький рівень інжекції, це коли δ<<1, а високий – коли δ≥1.

Діод може живитися від джерела струму або джерела напруги. Це визначається співвідношенням R _{i дж} та R _діода, R _{i дж}<< R _діода –джерело напруги, R _{i дж}>> R _діода – джерело струму. В лабораторній роботі використовується джерело напруги.

Осцилограми напруги джерела та напруги на діоді в процесі перемикання показана на рис.8.2.

Рис. 8.2. Осцилограми вхідної напруги та напруги на діоді

В початковий момент t ₁ після подачі імпульсу на діоді виникає скачок напруги U _макс = U _пер + I _пр r _б0, який складається з падіння напруги на збідненому шарі переходу U _пер та падіння напруги на опорі ненасиченої носіями бази r _б0: I _пр r _б0, де I _пр = Е _дж / R _дж. Через обмежену швидкість дифузії носіїв заряду база діода відразу після включення ще не насичена неосновними носіями і її опір підвищений.

По мірі нагромадження заряду в базі, опір бази зменшується до встановленого значення r _б, а напруга до значення U _пр. В момент часу t₂ напруга генератора змінюється і прямої на зворотну, що породжує стрибок струму Δ I = (U_дж⁺ + U_дж^-) / R_дж, де U_дж^- - модуль зворотної напруги. З моменту часу t₂ інжектовані в базу носії переходять в емітер. Поки ці носії не будуть виведені з бази, зворотний струм, що створюється ними буде великим. Стрибку струму Δ I відповідає стрибок напруги Δ U₂ = Δ I r_б.

_.Після переключення діода (від t ₂ до t ₃) напруга залишається позитивною через виведення нагромаджених в базі неосновних носії плавно спадаючи до нуля. Тривалість перемикання з прямого режиму в зворотний залежить від часу виведення інжектованих носіїв з бази.