Импульсеые свойства диода

При протекании прямого тока, через переход происходит инжекция неосновных носителей заряда (мы всегда рассматриваем только область p-n перехода, потому что только она учитывает все свойства p-n перехода, а когда хотят учесть базы, тогда это уточняют и вводят произведение).

При достаточно высоких уровнях инжекции, концентрация неосновных носителей заряда будет существенной выше равновесной. Неравновесные носители накапливаются преимущественно в области базы диода и рекомбинируют в ней не сразу. Поэтому в первый момент при переключении напряжения с прямого на обратное, накопленные в p-n переходе неосновные носители заряда, будут возвращаться в обратном направлении. Электроны в n область, дырки в p область, создавая при этом обратный ток. Который может значительно превосходить статический ток насыщения . Обратный ток с течением времени достигает значения , однако это получается после того, как концентрация неосновных носителей заряда в ОПЗ p-n перехода станет равновесной, за счет возвращения и в p-n переход и рекомбинации (см. рис.)

Очевидно, чем больше был прямой ток, тем больше накопилось неосновных носителей заряда в базе, тем дольше продолжаться процесс восстановления статического (одновесного) обратного тока . На рис. г) показано распределение электронов инжектированных в p область базы диода, в различные моменты времени, после переключения напряжения с прямого на обратное.

После переключения в течение времени концентрация неравновесных, неосновных носителей заряда будет больше, чем равновесных. Поэтому в течении некоторого времени напряжение на переходе будет оставаться прямым, уменьшаясь по значению (см. рис. б). В момент , на границе перехода концентрация избыточных неосновных носителей заряда становится равной нулю (см. г). поэтому напряжение на переходе также обращается в нуль (см. б). При , начинает нарастать обратное смещение, до значения , определяемого внешним источником питания (см. б). Расчеты показывают, что спад остаточного напряжения, при происходит по линейному закону

а при по экспоненциальному закону

,

где – длительность импульса.

На рис. в) показано изменение тока при переключении диода: при прямом смещении через диод проходит ток , сразу же после переключения ток изменяет свое направление на обратное. В начальные момент может существенно превышать . По мере рассасывания инжектированных носителей заряда, приближается к и достигает его в течении , называемого временем восстановления обратного сопротивления. При подаче на диод импульса тока (см. д) напряжение на переходе изменится, как показано на рис. е): в начальный момент падение напряжения на переходе будет максимальным и будет спадать во времени, достигая при стационарного значения. называется временем устойчивости прямого сопротивления. Снижение падения напряжения на p-n переходе (см. рис. е) связано с тем, что по мере прохождения прямого тока, увеличивается концентрация носителей заряда в p-n переходе и в результате снижает падение напряжения на нем. После отключения импульса тока, напряжение определяется длительностью процессов рассасывания неравновесных носителей заряда. Из этого следует, что переходные процессы в диодах определяют их быстродействие, что очень важно для импульсных и цифровых схем. Для повышения быстродействия диодов необходимо уменьшить и , которые определяются процессами накопления и рассасывания инжектированных носителей заряда. Практически увеличение быстродействия достигается уменьшением времени жизни неосновных носителей заряда и диффузионной емкости p-n перехода, а значение снижают уменьшением толщины базы диодов.