Интегральный диод.

В схемотехнике АИС диоды считаются пассивными элементами с нелинейной ВАХ. Падение напряжения на диодах составляет 0,6 - 0,9 В и является функцией величины тока через диод.

Идеальный диод моделируется уравнениями ВАХ: ( * )

которые выглядят в графической форме так:

I I_max I

эксперимент аппроксимация

I₀U I₀ U_д.гр U_д U

Величина I₀ может составлять от 10^-18 до 10^-15 А/cм², и зависит от площади р-n-перехода и градиента концентраций.

В интегральной биполярной структуре

возможно использовать в качестве диода

любой р-n-переход: Б-Э, Б-К, переход К-П –

интегральная структура паразитный.

Возможны следующие виды реализации диодов:

1 2 3 4 5 6

Схема	Включе- ние	Послед. сопротивл.	Прямое падение U при I=10 мА	U_пробоя	Время рассасы-вания, нс	Паразитн. p-n-p тран-зистор
	U_БК= 0	(r_К+r_Б)/b	0,85 В	низкие, 7 В		нет
	U_БЭ= 0	r_Б/b+r_К	0,94 «	высокие,>40 В
	I_К= 0	r_Б	0,96	7 В		нет
	I_Э = 0	r_Б+r_К	0,95	> 40 В
	U_КЭ= 0	r_Б	0,92	7 В
	I_Э= 0	r_Б+r_К	0,95	> 40 В
ДШ			0,25-0,4			нет

Лучший вариант - схема №1: паразитное сопротивление минимально и составляет единицы Ом, отсутствует эффект подложки.

Недостатки - низкое пробивное напряжение 6-9 В.

Полная зквивалентная схема ИД и схемы реализации диода №1 :

К А

r_K I_П

П Þ катод анод r_Б r_K

I_КД

r_БI_ЭД

Э К

В схемотехнике АИС важным параметром является дифференциальное сопротивление диода, учитывающее нелинейность ВАХ прибора:

r_Д/r₀, R_Д/R₀ (пост.ток - - - ) r_Д/r₀, R_Д/R₀

. R_Д/R₀

1 1

-1 0 1 2 3 5 I/I₀ -1 0 1 2 3 U/j_T

После диференцирования уравнений идеальной ВАХ диода (*) получаем:

В аналоговой схемотехнике чаще используется не дифференциальное сопротивление, а величина, обратная ему: динамическая прямая проводимость или крутизна

Температурная зависимость параметров интегрального диода учитывается при помощи эмпирически определяемого коэффициента, температурного коэффициента напряжения -ТКН

DT- температурный диапазон, U_Д⁰ - падение напряжения на диоде при комнатной температуре. Величина ТКН для кремниевых р-n -переходов типа Б-Э составляет примерно 2 мВ/град. Отметим здесь, что изменение падения напряжения на резисторе и на диоде примерно одинаково по величине, но противоположно по знаку, на этом основано большинство схемотехнических приемов термокомпенсации изменения напряжения или токов в узлах схемы.

Некоторые схемы на диодах. Диодные цепи могут реализовывать функции выпрямления, ограничения напряжения, стабилизации.

Выпрямление.