阶跃恢复二极管

    阶跃恢复二极管的特性：在存储电荷消失之后（t=ts时）反向电流突然降为0，即消除了关断时的反向电流拖尾。这种二极管不仅具有极短的下降时间，而且也具有很好的正向导电性能。正因为这种很好的正向导电性，所以它在正向电压时将会存储大量的少数载流子电荷，同时关断的存储时间也较长。由于阶跃恢复二极管在正向工作时将存储有大量的少数载流子电荷，所以它是一种很好的所谓电荷存储二极管。

    如何实现阶跃恢复二极管在关断过程中的下降时间tf≈0？基本的考虑应该是：当存储时间ts结束后，在p-n结势垒区边缘处的少数载流子浓度梯度需要变为0。这可采用在扩散区中设置由势垒区指向扩散区的内建电场来达到。因为这种方向的内建电场虽然对于少数载流子的正向扩散具有加速作用，但是对于反向的扩散却具有阻挡作用，即在p-n结关断时具有拉住少数载流子、不让它们流入势垒区的作用；这样一来，在全部存储的少数载流子消失之前，在势垒区边缘处的少数载流子浓度不可能变为0，于是就必能得到dp/dx=0，即反向扩散电流很快下降到0，所以下降时间tf≈0。阶跃恢复二极管中的内建电场可通过不均匀的掺杂技术来引入。实际上，该二极管在结构上往往就是界面附近处的掺杂浓度分布非常陡峭的p-i-n结（通常可采用外延技术来形成）。因为阶跃恢复二极管具有这种较为特殊的、与变容二极管相似的杂质浓度分布，所以该二极管也可以看成是一种特殊的变容二极管。

    如何制作阶跃恢复二极管？所采用的Si，往往是少数载流子寿命较长的材料（0.5～5μs），用以获得较多的存储电荷；而在制作快恢复二极管时，为了减短存储时间，所采用的Si材料的少数载流子寿命都是很短的（比阶跃恢复二极管的约短1000倍）。

    阶跃恢复二极管的直流伏安特性与一般p-n结的相同；一般，其正向压降较低，反向击穿电压较高（采用p-i-n结构之故）。但它在瞬态响应上非常特殊，由于其下降时间≈0，关断时电流的变化很急速（电流波形陡峭），因此它是一种具有高度非线性特性的电抗元件，所以在电路应用中能够产生出丰富的谐波分量。从而，阶跃恢复二极管可用于倍频器、高速脉冲整形与发生器以及高频谐波发生器等。在用作倍频器时，在高达20次倍频中仍然能够保持较高的效率，故它是一种优良的微波倍频元件。

    当然，如果能够做到不仅存储时间很短，而且下降时间也像阶跃恢复二极管那样近似为0，则这种二极管就必然是极其优良的超高速开关二极管。