Diodo de recuperación de paso - Step recovery diode

Señal de un generador de peine de frecuencia SRD (HP 33003A)
Símbolo de circuito

En electrónica , un diodo de recuperación escalonada ( SRD ) es un diodo de unión semiconductor con la capacidad de generar pulsos extremadamente cortos. También se le llama diodo de desconexión o diodo de almacenamiento de carga o (con mucha menos frecuencia) varactor de memoria , y tiene una variedad de usos en la electrónica de microondas como generador de pulsos o amplificador paramétrico .

Cuando los diodos cambian de conducción directa a corte inverso, una corriente inversa fluye brevemente a medida que se elimina la carga almacenada. Es la brusquedad con la que cesa esta corriente inversa lo que caracteriza al diodo de recuperación escalonada.

Nota histórica

El primer artículo publicado sobre el SRD es ( Boff, Moll & Shen 1960 ): los autores inician la breve encuesta afirmando que "las características de recuperación de ciertos tipos de diodos de unión pn exhiben una discontinuidad que puede ser utilizada para la generación de armónicos o para la producción de pulsos de milimicrosegundos ". También refieren que observaron por primera vez este fenómeno en febrero de 1959.

Operación del SRD

Principios fisicos

El principal fenómeno utilizado en los SRD es el almacenamiento de carga eléctrica durante la conducción directa , que está presente en todos los diodos de unión de semiconductores y se debe a la vida útil finita de los portadores minoritarios en los semiconductores . Suponga que el SRD está polarizado hacia adelante y en estado estable, es decir, la corriente de polarización del ánodo no cambia con el tiempo: dado que el transporte de carga en un diodo de unión se debe principalmente a la difusión, es decir, a una densidad de portadora de carga espacial no constante causada por el voltaje de polarización, un charge Q s se almacena en el dispositivo. Este cargo almacenado depende de

  1. Intensidad de la corriente de ánodo directo I A que fluye en el dispositivo durante su estado estable.
  2. Vida útil de la portadora minoritaria τ , es decir, el tiempo medio que una portadora de carga gratuita se mueve dentro de una región de semiconductores antes de recombinarse .

Cuantitativamente, si el estado estable de conducción directa dura un tiempo mucho mayor que τ , la carga almacenada tiene la siguiente expresión aproximada

Ahora suponga que la polarización de voltaje cambia abruptamente, cambiando de su valor positivo estacionario a un valor negativo constante de mayor magnitud : entonces, dado que se ha almacenado una cierta cantidad de carga durante la conducción directa, la resistencia del diodo sigue siendo baja ( es decir, el ánodo a el voltaje del cátodo V AK tiene casi el mismo valor de conducción directa ). La corriente del ánodo no cesa, sino que invierte su polaridad (es decir, la dirección de su flujo) y la carga almacenada Q s comienza a fluir fuera del dispositivo a una tasa I R casi constante . Toda la carga almacenada se elimina así en un cierto período de tiempo: este tiempo es el tiempo de almacenamiento t S y su expresión aproximada es

Cuando se ha eliminado toda la carga almacenada, la resistencia del diodo cambia repentinamente, aumentando a su valor de corte en polarización inversa dentro de un tiempo t Tr , el tiempo de transición : este comportamiento se puede utilizar para producir pulsos con un tiempo de subida igual a este tiempo.

Funcionamiento del diodo de recuperación de paso de deriva (DSRD)

El diodo de recuperación de paso de deriva (DSRD) fue descubierto por científicos rusos en 1981 ( Grekhov et al., 1981). El principio de funcionamiento del DSRD es similar al del SRD, con una diferencia esencial: la corriente de bombeo directo debe ser pulsada, no continua, porque los diodos de deriva funcionan con portadoras lentas.

El principio de funcionamiento del DSRD se puede explicar de la siguiente manera: Se aplica un pulso corto de corriente en la dirección de avance del DSRD "bombeando" efectivamente la unión PN, o en otras palabras, "cargando" la unión PN de manera capacitiva. Cuando la dirección actual se invierte, las cargas acumuladas se eliminan de la región base.

Tan pronto como la carga acumulada desciende a cero, el diodo se abre rápidamente. Puede aparecer un pico de alto voltaje debido a la autoinducción del circuito de diodos. Cuanto mayor sea la corriente de conmutación y más corta la transición de conducción directa a inversa, mayor será la amplitud del pulso y la eficiencia del generador de pulsos (Kardo-Sysoev et al., 1997).

Usos

Ver también

Referencias

  • Boff, AF; Moll, J .; Shen, R. (febrero de 1960), "Un nuevo efecto de alta velocidad en diodos de estado sólido", IEEE International Solid-State Circuits Conference de 1960. Recopilación de artículos técnicos. , IRE International Solid-State Circuits Conference, III , Nueva York: IEEE Press, págs. 50–51, doi : 10.1109 / ISSCC.1960.1157249. El primer artículo que trata sobre los SRD: interesante pero de " acceso restringido ".

Los dos libros siguientes contienen un análisis exhaustivo de la teoría del transporte de carga en desequilibrio en diodos semiconductores y ofrecen también una descripción general de las aplicaciones (al menos hasta finales de los años setenta).

Las siguientes notas de aplicación tratan ampliamente sobre circuitos prácticos y aplicaciones que utilizan SRD.

  1. ^ "Microsemi | Soluciones de sistemas y semiconductores | Asuntos de energía" .
  2. ^ "Diseño de un generador de peine basado en diodos de recuperación de paso" . 2017-03-08.
  3. ^ http://hpmemoryproject.org/an/pdf/an_913.pdf
  4. ^ "Diseño de un generador de peine basado en diodos de recuperación de paso" . 2017-03-08.
  5. ^ "IMST GmbH" (PDF) .
  6. ^ "Detector de fase de muestreo" .

enlaces externos