階躍恢復(fù)二極管的工作原理

階躍恢復(fù)二極管的工作原理

階躍二極管又被稱為階躍恢復(fù)二極管,從導(dǎo)通切換到關(guān)閉時(shí)的反向恢復(fù)時(shí)間trr短,因此,其特長是急速地變成關(guān)閉的轉(zhuǎn)移時(shí)間顯著地短。如果對階躍二極管施加正弦波,那么,因tt（轉(zhuǎn)移時(shí)間）短,所以輸出波形急驟地被夾斷,故能產(chǎn)生很多高頻諧波。它也是一種具有PN結(jié)的二極管。其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是：在PN結(jié)邊界處具有陡峭的雜質(zhì)分布區(qū),從而形成“自助電場”。由于PN結(jié)在正向偏壓下,以少數(shù)載流子導(dǎo)電,并在PN結(jié)附近具有電荷存貯效應(yīng),使其反向電流需要經(jīng)歷一個(gè)“存貯時(shí)間”后才能降至最小值（反向飽和電流值）。

階躍恢復(fù)二極管是一種特殊的變?nèi)莨埽卜Q作電荷儲(chǔ)存二極管，簡稱階躍管，它具有高度非線性的電抗，應(yīng)用于倍頻器時(shí)代獨(dú)有的特點(diǎn)，利用其反向恢復(fù)電流的快速突變中所包含的豐富諧波，可獲得高效率的高次倍頻，它是微波領(lǐng)域中優(yōu)良的倍頻元件。

階躍管的特性是建立在PN結(jié)雜質(zhì)的特殊分布上，和變?nèi)莨芟嗨?，階躍管的符號如圖1所示，它的直流伏安特性與一般PN結(jié)構(gòu)相同。

圖1 階躍恢復(fù)二極管的圖形符號

階躍管的特點(diǎn)：

階躍恢復(fù)二極管的“自助電場”縮短了存貯時(shí)間,使反向電流快速截止,并產(chǎn)生豐富的諧波分量。利用這些諧波分量可設(shè)計(jì)出梳狀頻譜發(fā)生電路?？焖訇P(guān)斷（階躍恢復(fù)）二極管用于脈沖和高次諧波電路中。

當(dāng)處于導(dǎo)通狀態(tài)的二極管突然加上反向電壓時(shí)，瞬間反向電流立即達(dá)到最值 IR，并維持一定的時(shí)間ts，接差又立即恢復(fù)到零，電流和時(shí)間的關(guān)系見圖2所示

圖2 階躍管電流與時(shí)間的關(guān)系

階躍管的應(yīng)用

階躍管主要用于倍頻電路和超高速脈沖整形和發(fā)生電路，圖3(a) 是一個(gè)曲型的高次頻器，利用階躍管，很容易做到高達(dá)20次倍頻而仍保持高效率。圖3(a)是利用階躍管的脈沖整形電路，圖3(c)是整形前后的波形比較。

圖3 階躍恢復(fù)二極管的典型應(yīng)用