階躍恢復二極管的工作原理

階躍二極管又被稱為階躍恢復二極管,從導通切換到關閉時的反向恢復時間trr短,因此,其特長是急速地變成關閉的轉移時間顯著地短。如果對階躍二極管施加正弦波,那么,因tt（轉移時間）短,所以輸出波形急驟地被夾斷,故能產生很多高頻諧波。它也是一種具有PN結的二極管。其結構上的特點是：在PN結邊界處具有陡峭的雜質分布區,從而形成“自助電場”。由于PN結在正向偏壓下,以少數載流子導電,并在PN結附近具有電荷存貯效應,使其反向電流需要經歷一個“存貯時間”后才能降至最小值（反向飽和電流值）。

階躍恢復二極管是一種特殊的變容管，也稱作電荷儲存二極管，簡稱階躍管，它具有高度非線性的電抗，應用于倍頻器時代獨有的特點，利用其反向恢復電流的快速突變中所包含的豐富諧波，可獲得高效率的高次倍頻，它是微波領域中優良的倍頻元件。

階躍管的特性是建立在PN結雜質的特殊分布上，和變容管相似，階躍管的符號如圖1所示，它的直流伏安特性與一般PN結構相同。

圖1 階躍恢復二極管的圖形符號

階躍管的特點：

階躍恢復二極管的“自助電場”縮短了存貯時間,使反向電流快速截止,并產生豐富的諧波分量。利用這些諧波分量可設計出梳狀頻譜發生電路。快速關斷（階躍恢復）二極管用于脈沖和高次諧波電路中。

當處于導通狀態的二極管突然加上反向電壓時，瞬間反向電流立即達到最值 IR，并維持一定的時間ts，接差又立即恢復到零，電流和時間的關系見圖2所示

圖2 階躍管電流與時間的關系

階躍管的應用

階躍管主要用于倍頻電路和超高速脈沖整形和發生電路，圖3(a) 是一個曲型的高次頻器，利用階躍管，很容易做到高達20次倍頻而仍保持高效率。圖3(a)是利用階躍管的脈沖整形電路，圖3(c)是整形前后的波形比較。

圖3 階躍恢復二極管的典型應用