Ринок заповнений площинними дифузійними діодами з майже ідеальними характеристиками, і ці діоди дійсно чудові. У них досить низька для багатьох додатків пряме падіння напруги і деяке суперництво між ними може проявлятися відносно струмів витоку, дуже низьких навіть при високих рівнях зворотної напруги. З ними не виникає ніяких проблем у таких питаннях як надійність або вартість. На рис. 13.6А показано поведінку однополупериодного випрямляча, що використовує потужний, плоско-

стной кремнієвий діод, настільки ідеальний, наскільки можна очікувати при частоті 1 кГц (звичайно, Ви не бачите втрати, пов’язані з неідеальної провідністю).

Рис. 13.6. Режим випрямлення типового дифузійного кремнієвого діода. (А) На частоті 1 кГц зворотне відновлення ледь помітно. (В) На частоті 50 кГц, відновлення зворотного опору в значній мірі визначає форму випрямленого струму.

Проте якщо частота підвищується до 50 кГц, то позначається наявність зворотного провідності, що призводить до нагрівання діода і різкого зниження к.к.д. випрямляча. Як і у випадку з переключающими транзисторами, нездатність діода швидко закритися пов’язана з накопиченням заряду. Накопичення відбувається в той час, коли діод проводить в прямому напрямку; заряди накопичуються і в переході, і в обсязі напівпровідника і повинні бути виведені звідти. На це потрібен якийсь час, який називають часом «розсмоктування». Розсмоктування відбувається протягом певної частини від’ємного напівперіоду синусоїдального напруги, при цьому в діоді розсіюється потужність. У цій ситуації знижується вихідна напруга, а конденсатори фільтра піддаються впливу великих амплітуд пульсуючого струму. Швидкістю відновлення діода можна управляти; кращі результати досягаються в тому випадку, коли в результаті відповідної конструкції діода в ньому накопичується менша величина заряду. Швидке відновлення може, однак, привести до появи інших проблем, пов’язаних з радіоперешкодами та порушеннями роботи схеми через появу «дзвону». Існує два методи виготовлення досить високочастотних випрямних діодів.

У першому методі діод з швидким відновленням зазвичай виходить шляхом легування кремнію золотом. При цьому має місце істотне поліпшення характеристик, що дає фактично чисте випрямлення на високих частотах. Як і слід очікувати, такий результат зобов’язаний компромісу – несприятливі наслідки його позначаються на величині прямого падіння напруги і на струмі витоку. Розглядаючи роботу діода в цілому, можна сказати, що компроміс сприятливо позначився на його властивості при високих частотах. Пов’язано це з тим, що на високій частоті особливо бажано усунути або значно послабити зворотну провідність, викликану накопиченим зарядом.

Інший метод боротьби з накопиченим зарядом являє собою деяку хитрість: діод зроблений так, що не використовує неосновних носіїв заряду, так що фактично немає заряду, який може бути накопичений. Такий діод називається діодом з бар’єром Шотки або діодом на гарячих носіях. На відміну від кремнієвого площинного діода, діод Шотки використовує контакт між металом і напівпровідниковим матеріалом, зазвичай я-типу. При відповідній обробці, одностороння провідність такої структури є «омічний» контакт. З практичної точки зору цей діод вільний від явищ накопичення заряду, і на його високочастотні властивості впливає тільки досить мала внутрішня ємність, що дозволяє отримати хороше, чисте випрямлення при частоті вище 100 кГц.

Якщо найгіршим, що можна очікувати від звичайних випрямних діодів в високочастотних колах, було б вимога більш ефективного відводу тепла від них або незначного зниження к.к.д., можливо для розробки високочастотних діодів було б менше стимулів. Але, оскільки процеси в схемах взаємодіють між собою, погана характеристика одного вузла може несприятливо позначитися на роботі інших.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.