заряда благодаря инжекции возрастает с увеличением пря-"мого тока. Так, при плотности тока 10 а1см концентрация превышает равновесную на 6 - 7 порядков. Рекомбинация электронов и дырок приводит к постепенному спаданию их концентрации по мере продвижения в глубь /-области.

В результате увеличения концентрации носителей заряда во всей /-области ее сопротивление сильно уменьшается. Этот эффект модуляции сопротивления ослабляется при возрастании отношения wjL. Поэтому при конструировании p-i-n диодов стремятся сделать толщину /-области меньше диффузионной длины L.

Обратное смещение. Рассмотрим теперь режим обратного смещения. Концентрация электронов и дырок в /-области вследствие эксклюзии резко уменьшается (см. рис. 12.4, г). Поэтому активное сопротивление p-i-n структуры, которое обозначим теперь сильно возрастает. При этом емкость С практически не изменяется.

Режимьз смещения. Таким образом, эквивалентная схема p-i-n структуры (рнс. 12.5) справедлива как при прямом, так и при обратном смещении, если считать, что сопротивление R зависит от напряжения смещения. При достаточно большом токе смещения, когда /?+ становится малым по сравнению с емкостным сопротивлением l/coC, можно принять, что p-i-n структура представляет собой чисто активное сопротивление, зависящее от тока. Это свойство p-i-n структуры позволяет использовать ее для создания электрически управляемого аттенюатора. В этом случае диапазон управляющих напряжений, лежит целиком в области прямой проводимости.

Если p-i-n структура используется в выключателе, то в качестве рабочих режимов можно выбрать нулевое смещение и такое прямое смещение, при котором сопротивление структуры будет малым. Возможный вариант включения p-i-n структуры в линию передачи иллюстрируется эквивалентной схемой рис. 12.6, которая соответствует выключателю, собранному по прямой схеме. В этом варианте внешняя индуктивная проводимость подобрана с таким расчетом, чтобы на рабочей частоте полностью скомпенсировать емкостную проводимость структуры и корпуса.

На рис. 12.6 не показано сопротивление г, которое, однако, можно учесть, включив параллельно с R еще сопротивление

Потери запирания выключателя определяются формулой (12.1), где в качестве Z в данном случае можно подставить сопротивление p-i-n структуры при прямом смещении /- , , причем г+ с=й Р + г. Потери пропускания находятся по той же формуле, где вместо Z подставляется сопротивление p-i-n структуры при нулевом смещении /-о, причем Го ~ -Ro (точнее, I/zq = llRo -f rlXb, т. е. Го соответствует параллельному соединению сопротивления Ro и вносимого сопротивления Xblr).

Рис. 12.6. Упрощенная принципиальная схема выключателя, сконструированного по прямой схеме:

С -емкость диодной структуры; -емкость корпуса: /? -активное сопротивление диода; L -внешняя индуктивность.

В состоянии пропускания рабочий режим выгодно выбирать не при нулевом смещении, а при некотором обратном смещении. Это позволяет снизить потери пропускания поскольку сопротивление /? значительно больше, чем Ro.

Кроме того, применение обратного смещения способствует уменьшению времени восстановления.

Рабочая мощность. Поскольку толщина г-области w-у мощных диодов лежит в пределах 0,01 - 0,05 см, то p-i-n структура способна выдерживать СВЧ напряжения более 1 кв. Действительно, полагая, что пробивная напряженность поля для кремния равна 100 кв1см, получим напряжение пробоя Спр = 10° W = lOOO-f-5000 е. Это обеспечивает работоспособность диода при импульсной мощности 10 кет и более. Кроме того, p-i-n структура может иметь сравнительно большую площадь (10" - ж), так как благодаря относительно большой толщине w ее емкость не будет чрезмерно большой. Это обусловливает малое тепловое сопротивление диода и, следовательно, большую среднюю рабочую мощность.

Время переключения. Если диапазон управляющих напряжений выключателя с p-i-n диодом лежит целиком в области прямых смещений, то время восстановления определяется главным образом процессом рекомбинации носителей зарядд в t-области. При этом время переключения будет составлять микросекунды и десятки микросекунд.

Для получения малого времени восстановления на диод в момент переключения подается импульс обратной полярности с большой амплитудой (30 - 200 е). Возникающее при этом сильное электрическое поле во всей t-области обеспечивает быстрое вытягивание носителей заряда.

Рис. 12.7. Бескорпусный р-1-п диод в полосковой линии: l - p-i-n диод; 2 -проводники полосковой линии; 3 -изолирующая пластина

Так, например, время восстановления одного из переключательных p-i-n диодов уменьшается от 2 - 3 мксек до 0,1 мксек, если вместо режима нулевого смещения используется импульс обратного напряжения с амплитудой 50 е.

Аналогичным образом - путем подачи импульса прямого тока с большой амплитудой - может быть уменьшено время установления.

Технология и конструкция. В качестве материала для получения p-i-n структур в настоящее время используется кремний. Для создания р- и п-областей применяется один из следующих методов: эпитаксиальное наращивание, вплавление алюминия или золота с легирующей примесью, диффузия примесей. Часто используется комбинация указанных методов.

Так, например, p-i-n структура может быть получена с помощью эпитаксиально-диффузионной технологии. По этой технологии на одной из сторон пластины из кремния р-типа с удельным сопротивлением 1000 - 2000 ом-см создается эпитаксиальный слой п-типа с высокой концен-