国创详解阶跃恢复二极管的结构与特性

　　阶跃恢复二极管简称阶跃管，它也是一种PN结二极管。它的特点是：在正向电压时，它与普通PN结二极管一样，有正向电流流过；而在反向电压作用下，它则表现为不同的特性，反向电流并不马上截止，而是仍然有足够大的反向电流流通，直到某一时刻，才会迅速变成截止状态。于是，在反向电流的波形上，就会形成所谓的“阶跃”。

　　为了实现阶跃管这种“阶跃”特性，在结构上它一般采用P+NN+台式结构，在P+型半导体和N+型半导体之间有一层很薄的低掺杂的N层，形成了P+N和NN+2个结。在正向偏置电压时，就会有大量空穴从P+区注人到N区，形成正向电流，由于N层的掺杂浓度低，没有足够的电子能与空穴复合，使得空穴在N区继续扩散，成为该区的少数载流子，并在扩散过程中继续不断与电子复合。若载流子的寿命大于外加电压的周期，则少数载流子的复合速度相对就慢得多。也就是说，在正向电压的半个周期内，只有少数空穴被复合，大量的空穴被储存在P+N结的N区。空穴的寿命越长，则P+N结N层中的储存电荷也就越多。而这时NN+结间由于掺杂浓度的不同产生了一个内建电场，这个电场将阻止N层中的少子空穴离开N层进入到N+层中去，使得N层储存的空穴电荷量得以增加，所以N层是少子空穴的有效储存层。当电压转为反向时，储存在N层中的电荷将被P+N结内的电场拉回去，空穴回到P+区，形成反向电流。由于储存的空穴电荷量很大，因而反向电流也会很大，经过一段时问，储存的电荷被全部拉回到P+层时，反向电流就迅速降到零，出现了截止状态，形成了一个电流的阶跃。对于阶跃管来说，希望电流的这个阶跃越陡越好，即电流降到零的时间越短越好。为了提高阶跃的速度，N层的厚度就应尽可能薄。

　　阶跃管主要用于倍频，由于阶跃管存在电流的阶跃，这种电流的突然变化必然会产生大量谐波分量，阶跃时间越短，即电流的变化越陡，谐波分量就越丰富，因而作倍频器时可以实现高次倍频。变容管倍频器一般只能实现低次倍频，只有用几级变容管倍频器级联，组成倍频链，才能达到高次倍频的目的。阶跃管单级倍频器就可以得到10次~20次以上的倍频，可以作为高频率稳定度的小功率微波信号源，将石英晶体振荡器输出的低频（100MHz左右）信号直接倍频到微波频率。阶跃管亦可用作梳状频谱发生器，应用于频率合成器及锁相固态源中。利用阶跃管还可以产生很窄的脉冲，在毫微秒脉冲发生器、取样示波器中应用。

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