阶跃恢复二极管的工作原理

阶跃恢复二极管的工作原理

阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管,从导通切换到关闭时的反向恢复时间trr短,因此,其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt（转移时间）短,所以输出波形急骤地被夹断,故能产生很多高频谐波。它也是一种具有PN结的二极管。其结构上的特点是：在PN结边界处具有陡峭的杂质分布区,从而形成“自助电场”。由于PN结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在PN结附近具有电荷存贮效应,使其反向电流需要经历一个“存贮时间”后才能降至最小值（反向饱和电流值）。

阶跃恢复二极管是一种特殊的变容管，也称作电荷储存二极管，简称阶跃管，它具有高度非线性的电抗，应用于倍频器时代独有的特点，利用其反向恢复电流的快速突变中所包含的丰富谐波，可获得高效率的高次倍频，它是微波领域中优良的倍频元件。

阶跃管的特性是建立在PN结杂质的特殊分布上，和变容管相似，阶跃管的符号如图1所示，它的直流伏安特性与一般PN结构相同。

图1 阶跃恢复二极管的图形符号

阶跃管的特点：

阶跃恢复二极管的“自助电场”缩短了存贮时间,使反向电流快速截止,并产生丰富的谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。快速关断（阶跃恢复）二极管用于脉冲和高次谐波电路中。

当处于导通状态的二极管突然加上反向电压时，瞬间反向电流立即达到最值 IR，并维持一定的时间ts，接差又立即恢复到零，电流和时间的关系见图2所示

图2 阶跃管电流与时间的关系

阶跃管的应用

阶跃管主要用于倍频电路和超高速脉冲整形和发生电路，图3(a) 是一个曲型的高次频器，利用阶跃管，很容易做到高达20次倍频而仍保持高效率。图3(a)是利用阶跃管的脉冲整形电路，图3(c)是整形前后的波形比较。

图3 阶跃恢复二极管的典型应用