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词条 集成二极管
释义

在集成电路中的二极管有许多种,常见的是p-n结二极管和Zener二极管。其中的p-n结二极管一般都是由BJT进行不同型式的连接而构成的(常常称为集成p-n结二极管,简称为集成二极管),因为这样既不增加新的制作工序,而且又可以得到具有不同电性能的二极管。在图中示出了集成p-n结二极管的6种型式。它们都是在制作BJT的同时而得到的。虽然它们的漏电流大小都差不多,但是在其他许多方面的性能将有所不同,在应用时值得注意。

(a)B-C短路(VBC=0)的二极管(发射结二极管):

因为在这种结构中,晶体管的集电结实际上并不起作用,因此,不存在衬底的寄生p-n-p管的影响(参见图3-27);而且晶体管也不可能进入过饱和状态(因为集电结电压始终为0),则开关的存储时间很短,从而二极管的开关速度最快;同时,这时的晶体管实际上是处于临界饱和状态(发射结正偏、集电结0偏),故交流电阻较小,正向压降也较低。此外,由于发射区掺杂浓度很高,则该二极管的最高工作温度较高、反向饱和电流也较小。所以,这种二极管在IC中用得最多。DTL电路的输入门二极管一般就都采用这种二极管。

(b)C-E短路(VCE=0)的二极管:

当这种二极管导通时,晶体管的两个p-n结都是正偏的,即晶体管处于饱和状态,则将在基区和集电区中产生大量的少数载流子的过量存储电荷,故这种二极管开关的存储时间很长,可用作为电荷存储管;而且这是两个p-n结并联的二极管,势垒电容较大;同时,这里由于集电结的正偏也将导致出现寄生p-n-p管效应。所以,这种二极管的性能较差,一般不用。

(c)B-E短路(VBE=0)的二极管(集电结二极管):

该集成二极管的最大特点是击穿电压较高(因为集电区的掺杂浓度较低,击穿电压可大于20V)。但是当二极管在工作时,就相当于晶体管处于反向临界饱和状态,则将由于集电结正偏,而导致出现寄生p-n-p管效应。因此,这种二极管一般少有使用。

(d)集电极开路(IC=0)的二极管(发射结二极管):

当这种二极管导通工作时,晶体管的发射结正偏,即向基区注入少数载流子,同时,由于这些载流子又不能流出集电极,则将导致集电结上产生出较大的浮空电势(正偏),从而在基区中有大量的存储电荷,使得二极管的开关速度较低;并且,由于集电结的这种正偏作用也将产生寄生p-n-p管效应。此外,由于发射区掺杂浓度很高,则二极管的正向压降较高;同时,二极管的寄生端电容较小。一般,这种发射结二极管在电路中作电平位移用。

(e)发射极开路(IE=0)的二极管(集电结二极管):

这种二极管在工作时,其内部载流子的分布状况与集电极开路的发射结二极管基本相同,因此其特性也相差不大,即二极管的存储时间较长,并且也存在寄生p-n-p管效应。不过,这种二极管的击穿电压较高(大于20V)。该二极管一般少有使用。

(f)单独的集电结二极管:

这种二极管的特点是面积小(因为不需要发射结),正向压降也低(中等),耐压又高,而且势垒电容和寄生端电容都较小。所以这种二极管在IC中也用得较多。

总之,在IC中用得最多的集成二极管是两种,即B-C短路的发射结二极管和单独的集电结二极管。其它型式的二极管一般用得较少。

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更新时间:2024/11/16 16:39:06