Teorija:

Aktyviniai dažnio filtrai- tai schemos,praleidžiančios tam tikros dažnio juostos signalus ir juos slopinančios už tos juostos ribų:

Aktyvinis žemų dažnių filtras: Idealus dažnių filtro grafikas, atspindintis jo darbą, turėtų būti toks:

Aktyvinis aukštų dažnių filtras: Idealus dažnių filtro grafikas, atspindintis jo darbą, turėtų būti toks:

Kadangi schemos elementai realiai nėra idealūs, signalas ties dažniu fk slopinimo juostoje yra praleidžiamas. Praleidžiamasis signalas slopinamas.

Tyrimas: Tyrinėdamas filtrus, naudoju standartinæ tyrimo schemą:

G – Generatorius F – Schema

Žemų dažnių filtras su nuolydžiu (-40db/dek):

Tiriamoji schema: Žemo dažnio filtro, kurio fk = 50 KHz, shema:

Tuo tikslu:

• Paskaičiavau wk = 2pf = 314000
• Pasirinkau R1=R2=20kW
• R0=(R1+R2)=40kW
• C1=0.707/wk*( R )=0,1125nf
• C2=2*C1=0,2250nf

Modeliuodamas šią schemą, gavau šiuos rezultatus:

Tai slopinimo nuolydis: kur y ašyje Uex , O x ašyje Dažnis logaritminėje skalėje

Čia atlikau kelis matavimus:

Dažnis	41kHz	45kHz	50kHz	54kHz
Nuolydis (20lg|Uex/U1|)	-1.63db	-2.19db	-3.01db	-3.7db

Fazė pasisuka ties 50 kHz : -90°

Dar patyrinėjau, kaip iškraipomas signalas, kai paduodami pjūklinis ir stačiakampis signalai naudodamas oscilografą:

Pjuklinis signalas, dažnis 40kHz

Pjuklinis signalas, dažnis 50kHz

Pjuklinis signalas, dažnis 60kHz

Stačiakampis signalas, dažnis 40kHz

Stačiakampis signalas, dažnis 50kHz

Stačiakampis signalas, dažnis 60kHz

Analoginio-skaitmeninio ir skaitmeninio-analoginio keitiklių tyrimas

1. Darbo tikslas: susipažinti su analoginiu skaitmeniniu keitikliu (ASK), sudaryti paprasčiausią lygiagretųjį flash ASK. Susipažinti su skaitmeniniu analoginiu keitikliu (SAK), sudaryti paprasčiausią SAK su sumuojančiu stiprintuvu. 2. Darbo eiga: sudarome 3 bitų lygiagrečiojo flash ASK modelį (1 pav.)

1pav. 3-ų bitų lygiagrečiojo flash ASK modelis.

Keisdami įėjimo įtampą (analoginė įtampa) gauname išėjimo kodą (skaitmeninis kodas). Gautą „termometrinio“ kodo priklausomybę nuo analoginės ASK įėjimo įtampos surašome į 1-ą lentelę:

Uin, V	0	0,3	0,8	1,6	2,3	3.3	4,69	5.89	8,69
Kodas	11111111	11111110	11111100	11111000	11110000	11100000	11000000	10000000	00000000

1-a lentelė.Išėjimo kodo priklausomybė nuo įėjimo įtampos.

Nubraižome grafinę ASK perdavimo charakteristiką (2 pav.) 2-as pav. Grafinė ASK perdavimo charakteristika.

Sudarome 4 bitų SAK su sumuojančiu stiprintuvu modelį (3 pav.) 3-ias pav. 4 bitų SAK su sumuojančiu stiprintuvu modelis.

Komutuodami jungiklius A,B,C ir D gauname 16 kombinacijų, nuo kurių priklauso SAK išėjimo įtampa. Atidarytas jungiklis atitinka loginį 0, uždarytas – loginį 1.Gautus rezultatus surašome į 2-ą lentelę.

Dvejetainis kodas				Šešioliktainis kodas	Dešimtainis kodas	Analoginis signalas
D	C	B	A			Uiš, V
0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	1	1	1	0,68
0	0	1	0	2	2	1,35
0	0	1	1	3	3	2,02
0	1	0	0	4	4	2,68
0	1	0	1	5	5	3,36
0	1	1	0	6	6	4,03
0	1	1	1	7	7	4,70
1	0	0	0	8	8	5,34
1	0	0	1	9	9	6,01
1	0	1	0	A	10	6,68
1	0	1	1	B	11	7,36
1	1	0	0	C	12	8,02
1	1	0	1	D	13	8,69
1	1	1	0	E	14	9,36
1	1	1	1	F	15	10,0

2-a lentelė. SAK perdavimo charakteristikos nustatymo duomenys.

Nubraižome grafinę SAK perdavimo charakteristiką (4pav.) 4 pav. Grafinė SAK perdavimo charakteristika.

1. Išvados: Skaitmeninio signalo apdorojimo privalumai prieš analoginį yra tokie: galimybė atlikti sudėtingas operacijas su signalu, taupiau naudojama maitinimo šaltinio energija.Skatmeninį-analoginį ir analoginį-skaitmeninį keitiklį galima sudaryti iš vieno ar daugiau komparatorių.Komparatorius galima naudoti skaitmeninių matavimo prietaisų gamybai.ASK modelyje norint užtikrinti didelį matavimo tikslumą, reikalingas didelis komparatorių skaičius. SAK modelyje tinkamai parinkus įėjimo varžas, galima gauti tiesinę įėjimo ir išėjimo įtampų charakteristiką.SAK trūkumai- tikslumui užtikrinti sumatoriaus varžų tikslumas turi būti didelis; jei keitiklis turi daug skilčių, tai žemiausios skilties varža turi būti labai didelė.

Literatūra: S. Štaras “Puslaidininkinės ir funkcinės elektronikos įtaisai” 187-189 psl.

(4.12)

čia bef.0 – minimalus rezistoriaus plotis, kuris priklauso nuo technologinio proceso apribojimų. Paprastai bef.0 ³ 3 mm; bef.p – minimalus rezistoriaus efektyvus plotis, užtikrinantis maksimalios leistinos galios išsklaidymą. bef.p paskaičiuojamas iš formulės: (4.13) čia P0 – maksimali išsklaidoma galia ploto vienete (P0 » 4 W/mm2); RS – paviršinė bazės sluoksnio varža (RS=100W/). 2 pav. Difuzinio rezistoriaus konstrukcija: topologija – (a), pjūviai – (b) ir (c);

1 – metalizacijos takeliai į rezistoriaus išvadų kontaktų langus; 2 – atgalynės įtampos takelis; 3 – rezistorius ilgio l ir pločio b; 4 – skiriamosios difuzijos langas; 5 – skiriamoji difuzija.

Efektyvus rezistorių plotis, įvertinant nuokrypius gamybos metu:

(4.14) Rezistoriaus plotis fotošablone,kuris visada yra mažesnis, lyginant su skaičiuotu pločiu, paskaičiuojamas iš formulės:

(4.15) čia Dėsd – paklaida dėl langų okside išėsdinimo netikslumo prieš difuziją (Dėsd =0.1-0.5mm); Dš – paklaida dėl šoninės difuzijos po oksido sluoksniu; paprastai, kaip sakoma literatūroje, ta paklaida sudaro apie 60% bazės gylio (~ 0,48 mm).

2 lentelė Rezistorių ilgio ir pločio skaičiavimo rezultatai.

* Rezistorių išsklaidoma galia paimta iš lentelės 1 punkto 2.2.1. Koeficientai K1 ir K2 buvo surasti iš literatūroje pateiktų lentelių.

Diodo ir stabilitrono tyrimas

1. Darbo tikslas. Susipažinti su diodo ir stabilitrono parametrais. 2. Darbo užduotis. Pasinaudojant Elektronics Workbench programa, išmatuoti ir nubraižyti duoto diodo ir stabilitrono voltamperines charakteristikas. 3.Darbo eiga. Pasinaudojant Elektronics Workbench programa, sujungiame 1 pav. pavaizduotą schemą. 1 pav. Schema diodo charakteristikoms išmatuoti.

Pasirinkę diodą DIN3614GP, keisdami šaltinio įtampą išmatuojame diodo srovės priklausomybę nuo įtampos. Duomenis surašome į 1 lentelę ir nubraižome voltamperinę charakteristiką:

Pasinaudojant Elektronics Workbench programa, sujungiame 2 pav. pavaizduotą schemą:

2 pav. Schema stabilitrono charakteristikoms išmatuoti.

Pasirinkę stabilitroną BZV49-C12, keisdami šaltinio įtampą išmatuojame stabilitrono srovės priklausomybę nuo įtampos.Maitinimo įtampa-20V. Duomenis surašome į 2 lentelę ir nubraižome voltamperinę charakteristiką:

4.Išvada. Diodo voltamperinė charakteristika yra netiesinė.Prijungus prie diodo neigiamą įtampą, pro jį prateka labai maža- keliųmikroamperų dydžio srovė.Kai įtampa ant diodo yra teigiama, srovės pralaidumas padidėjo kelis tūkstančius kartų.Dėl tokios diodo savybės jį galima naudoti kintamos srovės lyginimui.Stabilitrono voltamperinės charakteristikos tiesioginės įtampos šaka skiriasi nuo paprasto diodo-kintant srovei gana plačiose ribose , įtampa ant stabilitrono išvadų kinta nežymiai (mano bandyme-nuo 11,46V iki 11,38V).Todėl stabilitronas tinka nuolatinės įtampos stabilizavimui.

Literatūra: S. Štaras “Puslaidininkinės ir funkcinės elektronikos įtaisai” 181-185 psl.

DISKRETINĖS TIRISTORIŲ VALDYMO SISTEMOS TYRIMAS

1. Darbo tikslas

Susipažinti su diskretinės-skaitmeninės tiristorių valdymo sistemos struktūra, pagrindiniais elementais, veikimo principu ir charakteristikomis.

2. Teorinė dalis

Reikalaujamas didelis elektros pavaros statinis tikslumas (0,01-0,001%) ir darbo režimo optimizavimas galimas tik naudojant skaitmenines elektros pavaros valdymo sistemas. Valdomas keitiklis su skaitmenine valdymo sistema gali būti sujungtas dviem būdais. Vienas būdas – tai valdantį skaitmeninį kodą pakeisti analoginiu signalu, naudojant skaitmeninį-analoginį keitiklį, ir gautą analoginį signalą naudoti tradicinio keitiklio valdymui. Kitas būdas – įrenginiuose su skaitmenine informacija naudoti skaitmenines tiristorių valdymo schemas, į kurių įėjimą tiesiogiai yra paduodamas kodas. Tokių schemų privalumas yra didelis patikimumas, tikslumas, stabilumas, mažas parametrų išsisklaidymas.

Keitiklio skaitmeninės valdymo sistemos struktūrinė schema pavaizduota 1 paveiksle. Laboratorinio darbo maketo principinė schema pavaizduota 2 paveiksle.

Schemos veikimo principas:

Sinusinei maitinimo įtampai pereinant per nulį, sinchronizatorius S išduoda signalą užrašymo schemai US užrašyti į skaitiklį-registrą SR turimą septynių skilčių kodą Z1…Z7. Jeigu į SR yra užrašomas nors vienas loginis “1“ signalas, tai per ARBA 1 schemą praėjęs impulsas įjungia impulsų generatorių IG, kuris generuoja F dažnio impulsus. Generatoriaus dažnis F turi būti sinchronizuotas su maitinimo šaltinio dažniu f pagal priklausomybę:

,

kur K – reikalingas tiristorių atidarymo kampo reguliavimo diapazonas, n – dvejetainio kodo skilčių skaičius.

Šiuo atveju tiristorių valdymo impulsų kampas, keisis nuo maksimalios reikšmės iki nulio proporcingai dvejetainiam kodui.

Impulsų generatoriaus IG generuojami impulsai paduodami į SR. Skaitiklį perpildžius, jo išėjime gausime impulsą, kuris pateks į impulso formuotuvą IF. IF suformuoja reikiamos trukmės impulsą, kuris per vieną iš ventylių 1V-4V ir impulsų stiprintuvą IS bus paduotas į tiristoriaus valdymo elektrodą. Kuo didesnis dvejetainis kadas buvo užrašytas į SR, tuo greičiau bus užpildytas skaitiklis ir tuo mažesnis bus tiristoriaus atidarymo kampas.

Pavyzdžiui, jeigu buvo užrašytas kodas 1111111, tai SR persipildymas įvyks po pirmo IG impulso ir gausime tiristoriaus atidarymo impulsą pačioje pusperiodžio pradžioje. Jeigu į SR buvo užrašytas kodas 0000001, tai skaitiklio persipildymas įvyks po 127 impulsų, kas atitiks pusperiodžio pabaigą ( ≈ 1800 ).

Iš IF impulsas paduodamas į IG ir tuo jis sustabdomas. Taip pat iš IF impulsas paduodamas į SR, kuris yra pervedamas į nulį.

Impulsų paskirstymo schema veikia taip. Priklausomai nuo norimo keitiklio įtampos poliariškumo ženklo, schema ŽS paduoda loginį vienetą į 1V, 3V arba 2V, 4V ventilius. Sinchronizavimo schema S duoda loginį “1” vieną pusperiodį (teigiamą) ventiliams 1V, 2V, o kitą pusperiodį (neigiamą) – 3V, 4V. Tokiu būdu impulsai iš IF vieną pusperiodį gali praeiti per ventilius 1V arba 2V, priklausomai nuo ŽS būvio, o kitą pusperiodį per 3V arba 4V. Prisiminsime, kad ventiliai yra loginiai elementai IR, kurių išėjime gauname loginį vienetą tiktai tada, kai visuose įėjimuose yra vienetai.

Tiristoriaus atidarymo kampo minimalus žingsnis yra apskaičiuojamas pagal formulę:

,

kur n – kodo skilčių skaičius, αmax – maksimalus tiristoriaus atidarymo kampas. 3. Darbo užduotis

1. 1. Susipažinti su valdymo sistemos elementais ir veikimo principu.
   2. Ištirti valdymo sistemos veikimą statikoje.
   3. Ištirti valdymo sistemos veikimą dinaminiame rėžime.
   4. Gauti duomenis lygintuvo išėjimo įtampos priklausomybei nuo valdymo kodo Ud = f(N) ir atidarymo kampo priklausomybei nuo valdymo kodo α = f (N) .
   5. Apskaičiuoti minimalų atidarymo kampo žingsnį Δα ir impulsų generatoriaus dažnį F, kai ir . Patikrinti tai eksperimentiškai.
   6. Nubraižyti gautas charakteristikas.
   7. Padaryti išvadas.

Laboratorinio darbo maketo principinė schema pavaizduota 2 paveiksle.

4. Laboratorinio darbo ataskaita Susipažinau su valdymo sistemos elementais ir veikimo principu. Keisdamas keletą kodų panagrinėjau sistemos darbą statiniame ir pusiau automatiniame rėžime. Detaliau sistemos darbą ištyriau automatiniame rėžime. Gautus rezultatus pateikiu lentelėje Nr.1. 1 lentelė

Nubraižau grafiką Ud=f(N).

3 paveikslėlis Grafikas Ud=f(N)

Nubraižau grafiką α=f(N).

4 paveikslėlis Grafikas α=f(N).

Apskaičiuoju minimalų atidarymo kampo žingsnį Δα ir impulsų generatoriaus dažnį F, kai αmax =π/2 ir αmin = π . ,

,

Skaičiavimus patikrinau praktiškai. Reguliavimo diapazoną K nustatau įjungdamas jauniausią skiltį ( mygtukas S1 ) ir potenciometru R keičiu generatoriaus dažnį, kol bus gautas maksimalus atidarymo kampas ( 900 ir 1600 ). Generatoriaus dažnį išmatuoju prijungęs dažnomatį prie kontrolinių gnybtų, perjungęs jungiklį S9 į padėtį „R“ ir laikydamas paspaudęs mygtuką S. Prie 900 kampo dažnomatis rodė 25 kHZ, o prie 1600 – 15 kHZ.

5. Laboratorinio darbo išvados Keitiklio išėjimo įtampos Ud priklausomybė nuo keitiklio valdymo kodo N yra netiesinė. Kodui N didėjant nuo 0 iki 127, teigiama ir neigiama išėjimo įtampos didėja. Tuo tarpu valdymo kodo N priklausomybė nuo valdymo kampo α yra tiesinė, priklausomybė tarp šių dydžių atvirkštinė: N didėjant, α mažėja.Taip yra dėl valdymo sistemos skaitiklio prisipildymo-kuo N didesnis, tuo greičiau prisipildo skaitiklis, tuo greičiau impulsas iš skaitiklio per formuotuvą perduodamas į tiristorių valdymo elektrodus.Skaitmeninė valdymo sistema yr diskretinė, tai yra valdymas galimas tik tam tikrais laipsniais. Norimą valdymo „pakopų“ skačių galima keisti didinant ar mažinant keitiklio skilčių skaičių N, tuo pačiu kinta valdymo žingsnis ∆α. Ši priklausomybė išreiškiama formule:

Didinant skilčių skaičių, reguliavimo pakopų skaičius taip pat didėja, taip gaunamas didesnis reguliuojamos įtampos tikslumas.

Elektrinės galios matavimas

Darbo tikslas: susipažinti su elektrinės galios matavimo būdais. Išmokti naudotis imitaciniu paketu Multisim. Darbo eiga: suskaičiuojame apkrovos galią nuolatinės srovės tinkle, panaudojant voltmetrą ir ampermetrą (1 pav.(a)), po to galią išmatuojame vatmetru (1 pav. (b)). 1(a) pav. Galios nustatymas nuolatinės srovės tinkle panaudojant voltmetrą ir ampermetrą

I=0.8A U=20V P=I*U=8*20=16W (apkrovos galia-1000W)

1(b) pav. Galios nustatymas nuolatinės srovės tinkle panaudojant vatmetrą

P=16W

2. Išmatuojame apkrovos elektrinę galią vienfaziame tinkle, taikydami 3 voltmetrų metodą (2 pav.).

2 pav. Galios matavimo trijų voltmetrų metodu principinė schema

Apkrovos aktyviąją galią apskaičiuojame pagal formulę: PL=(1502-2.9442-147.0562)/2*2=216.47VA

3. Išmatuojame subalansuotos apkrovos aktyviąją galią trifaziame tinkle, matuodami vienos fazės galią (3 pav.) 3 pav. subalansuotos apkrovos aktyviosios galios matavimo trifazėje grandinėje principinė schema

4. Išmatuojame subalansuotos apkrovos galią trifaziame tinkle, naudodami dviejų vatmetrų schemą (3 pav.). 3 pav. Galios matavimas naudojant dviejų vatmetrų schemą.

Apkrovos aktyvioji galia apskaičiuojame pagal formulę: P=P12+P32=P23+P13=P31+P21

P=101.057+968.56=1070.82VA

Apkrovos aktyvioji galia apskaičiuojame pagal formulę:

5. Išmatuojame nesubalansuotos apkrovos aktyviąją galią trifaziame tinkle, matuodami trijų fazių galią (4 pav.). 4 pav. Nesubalansuotos apkrovos aktyviosios galios matavimas matuojant trijų fazių galią.

Apkrovos aktyvioji galia apskaičiuojama pagal formulę:

P=P1+P2+P3 P=227.815+608.608+212.624=1049.07VA

6. Išmatuojame nesubalansuotos apkrovos reaktyviąją galią trifaziame tinkle, matuodami trijų fazių galią (5 pav.)

5 pav. Nesubalansuotos apkrovos reaktyviosios galios matavimas matuojant trijų fazių galią

Apkrovos reaktyviąją galią apskaičiuojame pagal formulę:

Q=0.578(227.815+608.608+212.624)=606.36var

1 lentelėje pateikti laboratorinio darbo užduočių duomenys.

1 lentelė. Laboratorinio darbo užduočių duomenys.

Išvada: išmatuoti vienfazės grandinės galią nuolatinės srovės tinkle galima dviem būdais: naudojant ampermetrą ir voltmetrą, bei pasinaudojant vienu vatmetru. Išmatuoti vienfazės grandinės galią kintamos srovės tinkle galima pasinaudojant 3-ų voltmetrų metodu.Tuo tarpu trifazės grandinės matavimo būdas priklauso nuo to, ar apkrova subalansuota, ar ne.Esant subalansuotai apkrovai ,taikoma vieno vatmetro schema, kai trifazė grandinė turi nulinį laidą.Apkrovos galia grandinėje be nulinio laido nustatoma dviejų vatmetrų metodu.
Kai apkrova ant kiekvienos fazės skirtinga (nesubalansuota) ,galiai išmatuoti reikia trijų vatmetrų, tačiau šiuo būdu galima rasti ir reaktyviąją galią.

Filtrų tyrimas

1. Darbo tikslas: Susipažinti su lygintuvų pulsacijoms mažinti dažniausiai naudojamais filtrais.

2. Darbo užduotis: Išmatuoti, apskaičiuoti ir nubraižyti lygintuvo be filtro išorinę charakteristiką U= = f(Ia) bei pulsacijų koeficiento priklausomybę kp = f(Ia). Nukopijuoti lygintuvo duodamos įtampos kreivę. Išmatuoti, apskaičiuoti ir nubraižyti lygintuvo su C, L, LC, ir CLC filtrais išorines charakteristikas Ua = f(Ia) bei pulsacijų koeficiento priklausomybę kp = f(Ia). Nukopijuoti lygintuvo duodamos įtampos kreives visų filtrų atvejams. Visiems matavimo atvejams apskaičiuoti maitinimo šaltinio vidaus varžą Rš ir filtravimo koeficientą S.

3.Darbo eiga: Sujungiame 1 pav. parodytą schemą:

1 pav. Tiltelio be filtro sujungimo schema: Keisdami apkrovą nuo 0 iki 500 mA, išmatuojame U=, kurią rodo voltmetras V1, ir Up, kurią rodo voltmetras V2. Pagal formulę, apskaičiuojame pulsacijų amplitudę ir pulsacijų koeficientą. Duomenis surašome į 1 lentelę.

Sujungiame 2 pav. parodytą schemą ir atliekame tuos pačius matavimus bei skaičiavimus. Duomenis surašome į 1 lentelę.

2 pav. Lygintuvo su C filtru jungimo schema: Sujungiame 3 pav. parodytą schemą ir atliekame tuos pačius matavimus bei skaičiavimus. Duomenis surašome į 1 lentelę.

3 pav. Lygintuvo su L filtru jungimo schema: Sujungiame 4 pav. parodytą schemą ir atliekame tuos pačius matavimus bei skaičiavimus. Duomenis surašome į 1 lentelę.

4 pav. Lygintuvo su LC filtru jungimo schema:

Sujungiame 5 pav. parodytą schemą ir atliekame tuos pačius matavimus bei skaičiavmus. Duomenis surašome į 1 lentelę.

5 pav. Lygintuvo su CLC filtru jungimo schema:

Skaičiuojame šaltinio filtro filtravimo koeficientą S bei vidaus varžą Rš pagal formules:

Čia: KpL – lygintuvo duodamos įtampos pulsacijų koeficientas; Kpa – pulsacijų koeficientas filtro išėjime. DU ir DI randame iš išorinių charakteristikų ir skaičiavimų duomenis surašome į 2 lentelę.

Braižome charakteristikas:

Pagal oscilografo duomenis nubraižome įtampų kreives:

4.Išvada: Maitinimo šaltinio su filtru išėjimo įtampa smarkiai priklauso nuo apkrovos: apkrovai didėjant, išėjimo įtampa mažėja.Ši priklausomybė visuose filtruose, išskyrus LC filtrą, kinta tiesiškai. Įtampai filtruoti geriausiai tinka LC ir CLC filtrai.Pulsacijų koeficientas priklauso nuo apkrovos.L filtre pulsacijos koeficientas mažėja didėjant apkrovai.Tuo tarpu C, LC ir CLC filtruose atvirkščiai: pulsacijos koeficientas didėjant apkrovaididėja tiesiškai.

Kad išsiaiškintume puslaidininkinio diodo impulsinės veiksenos ypatumus, panagrinėkime diodu tekančią srovę, kai, veikus tiesioginei įtampai, staiga pakeičiamas įtampos poliškumas (6.12 pav., a).

Sakykime, kad priemaišų tankis diodo n srityje – emiteryje- daug kartų didesnis už priemaišų tankį p srityje – bazėje. Tada, veikiant tiesioginei įtampai, vyksta elektronų difuzija per pn sandūrą ir jų injekcija į bazę. Tekant tiesioginei srovei, pn sandūroje ir diodo bazėje yra daug nepusiausvirųjų elektronų ir skylių (6.13 pav.). Todėl, laiko momentu  staiga pasikeitus įtampos poliškumui, per sandūrą teka stipri atgalinė srovė (6.12 pav., b). Šios srovės stiprį riboja tik diodo bazės ir grandinės, kurioje veikia diodas, varžos. Tekant stipriai atgalinei srovei, elektronai, kaip šalutiniai krūvininkai, ekstrahuojami (ištraukiami, išsiurbiami) iš bazės, ir pn sandūra plečiasi. Tuo pat metu, žinoma, vyksta ir rekombinacija. Dėl šių reiškinių nepusiausvirųjų krūvininkų mažėja, ir, praėjus tam tikram laikui, diodo atgalinė srovė pradeda silpnėti (6.12 pav., b). Prabėgus laikui, nepusiausvirujų krūvininkų tankis pn sandūros aplinkoje sumažėja ir atsikuria didelė diodo atgalinė varža.

Iš aptarimo aišku, kad diodas gali atlikti ventilio funkcijas tik tuomet, kai atvirkštinės įtampos impulso trukmė daug ilgesnė už laiko tarpą, , per kurį atsikuria sandūros atgalinė varža. Kitaip tariant, impulsinis diodas turi tenkinti sąlygą:

čia T – virpesių periodas, f – dažnis.
Siekiant pagreitinti atgalinės varžos atsikūrimą ir padidinti impulsinių diodų veikimo spartą, reikia mažinti pn sandūros difuzinę talpą. Tai galima padaryti mažinant krūvininkų gyvavimo trukmę ir šalutinių krūvininkų bazėje sukurtą krūvį.
Siekiant sumažinti krūvininkų gyvavimo trukmę, puslaidininkiai legiruojami specialiomis priemaišomis. Kaip silicio priemaiša dažnai naudojamas auksas.
Šalutinių krūvininkų ekstrakcijos trukmę pavyksta sumažinti pn darinių gamyboje taikant difuzinę bei epitaksinę-difuzinę technologijas. Difuzinio diodo bazėje dėl netolygaus priemaišų pasiskirstymo susikuria elektrinis laukas, stabdantis šalutinių krūvininkų difuziją. Tada šalutiniai krūvininkai kaupiasi prie pn sandūros. Pradėjus veikti atvirkštinei įtampai, jie greičiau ekstrahuojami. Epitaksijos ir difuzijos būdu sudarytuose  dariniuose silpnai legiruotas bazės sluoksnis yra plonas. Tekant difuzinei srovei, krūvininkai šį sluoksnį greitai įveikia ir  srityje greitai rekombinuoja. Kai prie pn sandūros nepusiausvirasis krūvis mažesnis, jis greičiau ekstrahuojamas.
Didele veikimo sparta pasižymi Šotkio diodai. Kaip jau žinome, jiems būdinga labai vertinga savybė: tekant tiesioginei srovei, įveikę metalo-puslaidininkio sandūrą puslaidininkio elektronai patenka į metalą, taigi nėra šalutinių krūvininkų injekcijos ir kaupimo.
Impulsinių diodų veikimo sparta priklauso ir nuo barjerinės talpos. Todėl pageidautina, kad impulsinio diodo pn sandūros plotas būtų mažas.
Impulsiniams diodams keliamus reikalavimus geriausiai tenkina taškiniai, mikrolydytiniai diodai, difuziniai mezadiodai, epitaksiniai-difuziniai planarieji diodai, Šotkio mezadiodai.
Kadangi dėl elektrinio stabdymo lauko difuziniuose dioduose šalutiniai krūvininkai kaupiasi ploname bazės sluoksnyje, pasibaigus šalutinių krūvininkų ekstrakcijai, atgalinė srovė staiga silpnėja. Ši difuzinių diodų savybė panaudojama formuoti impulsams su labai trumpais frontais. Tam tikslui skirti diodai vadinami krūvio kaupimo diodais. Krūvio kaupimo diodų pn dariniai formuojami taikant difuzinę, epitaksinę-difuzinę bei planariąsias technologijas.