دستگاه های نیمه هادی - دیود. اصل عملکرد و هدف دیودها

دیودهای جهانی و پالس

جهانی (فرکانس بالا) از دیودها برای تبدیل سیگنال های فرکانس بالا استفاده می شود. نبضدیودهای نیمه هادی عمدتاً برای عملکرد در حالت های پالسی (تبدیل سیگنال های پالسی) طراحی شده اند. این دیودها با حداقل مقادیر پارامترهای واکنشی مشخص می شوند که به دلیل طراحی خاص و اقدامات تکنولوژیکی به دست می آید.

یکی از دلایل اصلی اینرسی دیودهای نیمه هادی مربوط به ظرفیت انتشار است (به بند 3.7، 3.8 مراجعه کنید). برای کاهش طول عمر، از دوپینگ ماده (مثلاً با طلا) استفاده می شود که سطوح تله زیادی را در شکاف نواری ایجاد می کند که باعث افزایش نرخ نوترکیب می شود.

انواع دیودهای جهانی است دیود پایه کوتاه. در چنین دیودی، طول پایه کمتر از طول انتشار حامل های اقلیت است. در نتیجه، ظرفیت انتشار نه با طول عمر حامل های اقلیت در پایگاه، بلکه با زمان واقعی اقامت کوتاه تر (زمان پرواز) تعیین می شود. با این حال، کاهش ضخامت پایه با ناحیه اتصال p-n بزرگ از نظر فناوری بسیار دشوار است. بنابراین دیودهای تولیدی با پایه کوتاه با مساحت کم کم مصرف هستند.

در حال حاضر به طور گسترده استفاده می شود دیودهای p-i-n، که در آن دو ناحیه به شدت دوپ شده از نوع p و n توسط یک ناحیه نسبتاً گسترده با رسانایی نزدیک به ذاتی (منطقه i) از هم جدا می شوند. هزینه یون های دهنده و گیرنده در نزدیکی مرزها قرار دارد من- مناطق. توزیع میدان الکتریکی در آن در حالت ایده آل را می توان یکنواخت در نظر گرفت (برخلاف پیوند معمول p-n). بدین ترتیب، من- ناحیه ای با غلظت کم حامل های بار، اما با ثابت دی الکتریک را می توان به عنوان خازن در نظر گرفت که "صفحات" آن باریک هستند (به دلیل غلظت بالای حامل ها در آر- و n-مناطق) لایه های هزینه های اهداکنندگان و پذیرندگان. ظرفیت مانع p-i-n-دیود با ابعاد تعیین می شود منلایه و با یک منطقه i به اندازه کافی گسترده از اعمال می شود ولتاژ ثابتعملا مستقل

ویژگی کار p-i-nدیود شامل این واقعیت است که با یک ولتاژ رو به جلو، سوراخ ها به طور همزمان از ناحیه p و الکترون ها از ناحیه n به منطقه i تزریق می شوند. در عین حال، مقاومت مستقیم آن به شدت کاهش می یابد. در ولتاژ معکوسحامل ها استخراج می شوند من-مناطق به مناطق مجاور کاهش غلظت منجر به افزایش بیشتر مقاومت ناحیه i در مقایسه با حالت تعادل می شود. بنابراین، برای p-i-nدیود با نسبت بسیار زیادی از مقاومت های رو به جلو و معکوس مشخص می شود که هنگام استفاده از آنها در حالت های سوئیچینگ مهم است.

سازه های دارای موانع شاتکی و موت به عنوان دیودهای جهانی فرکانس بالا استفاده می شوند. در این دستگاه ها، فرآیندهای هدایت رو به جلو تنها توسط اکثر حامل های بار تعیین می شود. بنابراین، دیودهای در نظر گرفته شده دارای ظرفیت انتشار مرتبط با تجمع و جذب حامل های بار در پایه نیستند، که خواص فرکانس بالا خوب آنها را تعیین می کند.

تفاوت بین سد موت و مانع شاتکی در این است که یک لایه i نازک بین فلز ایجاد می شود. مو یک نیمه هادی به شدت دوپ شده، به طوری که یک ساختار به دست می آید M-i-n. که درمقاومت بالا من-لایه، تمام ولتاژ اعمال شده به دیود کاهش می یابد، بنابراین ضخامت لایه تخلیه شده در ناحیه - بسیار کوچک است و به ولتاژ بستگی ندارد. و بنابراین، ظرفیت مانع عملا مستقل از ولتاژ و مقاومت پایه است.

دیودهای دارای سد موت و شاتکی دارای بالاترین فرکانس کاری هستند که بر خلاف اتصال p-n، تقریباً حامل های بار جزئی در پایه دیود در طول عبور جریان مستقیم جمع نمی شوند و بنابراین زمان بازیابی کوتاهی دارند (حدود 100 ps). ).

انواع دیودهای سوئیچینگ دیودهای ذخیره شارژ (CSC) یا دیودهایی با بازیابی شدید جریان معکوس (مقاومت) هستند. پالس جریان معکوس در این دیودها تقریبا دارد مستطیلی شکل(شکل 4.2). در این مورد، مقدار می تواند قابل توجه باشد، اما برای استفاده از DLP در دستگاه های پالسی پرسرعت باید بسیار کوچک باشد.

به دست آوردن مدت زمان کوتاه با ایجاد یک میدان داخلی در پایه نزدیک لایه اتصال p-n تخلیه شده با استفاده از توزیع ناهموار ناخالصی ها همراه است. این میدان برای حامل هایی که از طریق لایه تخلیه با ولتاژ رو به جلو وارد شده اند کند می شود و بنابراین از خروج حامل های تزریق شده از مرز لایه تخلیه جلوگیری می کند و آنها را مجبور می کند تا به صورت فشرده تر در نزدیکی مرز متمرکز شوند. هنگامی که یک ولتاژ معکوس به دیود اعمال می شود (مانند یک دیود معمولی)، بار انباشته شده در پایه جذب می شود، اما در این مورد، میدان الکتریکی داخلی از قبل به رانش حامل های اقلیت به لایه اتصال تخلیه شده کمک می کند. در لحظه ای که غلظت حامل های اضافی در مرزهای انتقال به صفر می رسد، بار اضافی باقیمانده حامل های اقلیت در پایه بسیار کوچک می شود، و در نتیجه، زمان کاهش جریان معکوس به مقدار مشخص می شود. کم اهمیت.

واریکاپس

واریکاپدیود نیمه هادی نامیده می شود که به عنوان یک خازن کنترل شده الکتریکی با ضریب کیفیت کافی در محدوده فرکانس کاری استفاده می شود. از ملک استفاده می کند p-n-انتقال به تغییر ظرفیت مانع تحت عمل یک ولتاژ خارجی.

ارزش ضریب کیفیت واریس بر فرکانس های پایین ;

بر فرکانس های بالا –

ضریب دمایظروف ، جایی که DTو D- تغییرات دما و ظرفیت واریکاپ.

برای افزایش فاکتور کیفیت واریکاپ از سد شاتکی استفاده می شود. این واریکاپ ها مقاومت در برابر اتلاف کمی دارند، زیرا از فلز به عنوان یکی از لایه های دیود استفاده می شود.

فاکتور کیفیت سیستم نوسانیمشخصه ای از ویژگی های تشدید یک سیستم، که نشان می دهد چند برابر دامنه نوسانات اجباری در تشدید از دامنه در غیاب آن بیشتر می شود. هر چه ضریب کیفیت سیستم نوسانی بیشتر باشد، اتلاف انرژی در آن در طول دوره کمتر است.

کاربرد اصلی واریکاپ تنظیم فرکانس الکتریکی مدارهای نوسانی است. وابستگی ظرفیت آن به ولتاژ نشان دهنده مشخصه ظرفیت ولتاژ است، شبیه به وابستگی ظرفیت مانع pn- انتقال از ولتاژ معکوس اعمال شده به آن. در حال حاضر، انواع مختلفی از واریکاپ استفاده می شود دستگاه های مختلفعمل مستمر اینها دیودهای پارامتریک هستند که برای تقویت و تولید سیگنال های مایکروویو و دیودهای ضرب طراحی شده برای ضرب فرکانس در یک محدوده فرکانس وسیع طراحی شده اند. گاهی اوقات از ظرفیت انتشار در دیودهای ضرب نیز استفاده می شود.

مواد نیمه هادی ساختار، اتصال اتم ها در یک شبکه کریستالی. تشکیل حامل های بار در نیمه هادی های ذاتی و ناخالصی.

نیمه هادی هامعمولاً جامداتی با ساختار کریستالی منظم (تک بلورها) هستند. شبکه کریستالی آنها از تعداد زیادی سلول ابتدایی تکرار شونده و مجاور تشکیل شده است.

انواع شبکه مکعبی:

شبکه مکعبی ساده

شبکه مکعبی بدنه محور

-شبکه مکعبی وجه محور

- توری از نوع الماس

پدیده های تماسی طبقه بندی. انتقال الکترون به حفره آموزش، اصل کار r-pانتقال در حالت های تعادلی و غیرتعادلی ویژگی های ولت آمپر اثر میدان الکتریکی.

انتقال بین دو ناحیه از یک نیمه هادی با انواع مختلف هدایت الکتریکی نامیده می شود الکترون حفره یا R- n-اتصالات . .

تجزیه و تحلیل تعادل p-n-انتقال

ارتفاع سد پتانسیل تعادل با اختلاف پتانسیل های الکترواستاتیک در تعیین می شود R-و n- Dj o = j Ep – j En .

Dj o = j T ln ( n n o p p o / n i 2)

ارتفاع تعادل مانع بالقوه با نسبت غلظت حامل های همان نوع (الکترون ها یا سوراخ ها) در هر دو طرف انتقال، در مرزهای آن تعیین می شود:

Dj o = j T ln ( n n o / n p o Dj o = j T ln (p p o / p no) عرض مانع پتانسیل در انتقال نامتقارن:

اینجا= Ö(2e o eDj o) / ( qN) ,

عرض تعادل انتقال آرامبه شکل زیر: l o = 3 Ö(9e o eDj o) / (qN")، که در آن N"گرادیان غلظت موثر است. از آنجایی که گرادیان در هر دو قسمت انتقال یکسان است، عرض نیز یکسان است اینجابه طور مساوی بین n-و آرلایه ها، یعنی انتقال صاف متقارن است.

تجزیه و تحلیل عدم تعادل p-n-انتقال

در صورت اتصال منبع EMF Uبین R-و n-لایه ها، سپس تعادل انتقال به هم می خورد و جریان در مدار جریان می یابد. مقاومت لایه تخلیه شده بسیار بیشتر از مقاومت لایه های خنثی است، بنابراین ولتاژ خارجی تقریباً به طور کامل در محل اتصال کاهش می یابد، به این معنی که تغییر در ارتفاع مانع پتانسیل برابر با مقدار emf اعمال شده است.

هنگامی که EMF Uمتصل به علاوه به R-لایه، ارتفاع مانع کاهش می یابد

Dj \u003d Dj o - U.

ولتاژ این قطبیت مستقیم است. در پتانسیل منفی پ-لایه، ارتفاع مانع افزایش می یابد و علامت منفی باید به مثبت تغییر کند.

عرض مانع غیرتعادلی در فرم

l = Ö(2e o e(Dj o - U)) / (qN).

دیودهای نیمه هادی طبقه بندی. دیود نیمه هادی یکسو کننده، دیود زنر، LED، دیود نوری، دیود شاتکی. اصول کار، ویژگی ها، پارامترها، محدوده دیودها.

دیود نیمه هادییک دستگاه نیمه هادی با یک برق نامیده می شود p-n-انتقال و دو خروجی دیودهای نیمه هادی از خاصیت رسانایی یک طرفه استفاده می کنند اتصال p-nالف - تماس بین نیمه هادی ها با انواع مختلف رسانایی ناخالصی یا بین نیمه هادی و فلز. بسته به فرآیندهای تکنولوژیکیدر ساخت آنها استفاده می شود، متمایز می شود دیودهای نقطه ای, شناورو میکروآلیاژ, با پایه انتشار, اپیتاکسیالو غیره با توجه به هدف عملکردی خود، دیودها به تقسیم می شوند یکسو کننده, یونیورسال، پالس، سوئیچینگ، ضریب، دیودهای زنر (مرجع)، تونل، پارامتریک، دیودهای نوری، LED، مگنتودیودها،و غیره.

اکثر دیودهای نیمه هادی بر اساس نامتعادل ساخته می شوند p-n-انتقال ها ناحیه مقاومت کم دیودها نامیده می شود ساطع کنندهو با مقاومت بالا - پایه. برای ایجاد انتقال با ویژگی های دروازه، استفاده کنید p-n-, p-i, n-i-انتقال، و همچنین انتقال فلز-نیمه هادی.

دیودهای یکسو کنندهبرای تبدیل طراحی شده است جریان متناوببه صورت دائمی

دیودهای پالسمدت کوتاهی دارند گذراو برای کار طراحی شده است مدارهای ضربه ای. آنها با دیودهای یکسو کننده در ظرفیت های کوچک اتصال p-n (کسری از پیکوفارادها) و تعدادی از پارامترهایی که ویژگی های گذرا دیود را تعیین می کنند متفاوت هستند.

دیود شاتکی -دیود نیمه هادی با افت ولتاژ کم در صورت اتصال مستقیم.

دیود ساطع نور- یک وسیله نیمه هادی با انتقال الکترون به حفره که با عبور جریان الکتریکی از آن تابش نوری ایجاد می کند. نور ساطع شده در محدوده باریکی از طیف قرار دارد. خود ویژگی های طیفیتا حد زیادی به ترکیب شیمیایینیمه هادی های استفاده شده در آن

فتودیود- گیرنده تابش نوری، که نوری را که به ناحیه حساس به نور خود برخورد می کند، به آن تبدیل می کند شارژ الکتریکیبه دلیل فرآیندهای موجود در اتصال p-n.

اصل عمل:

هنگامی که در معرض کوانتوم های تشعشعی در پایه قرار می گیرند، حامل های آزاد تولید می شوند که به سمت مرز اتصال p-n می روند. پهنای پایه (منطقه n) به گونه ای ساخته شده است که سوراخ ها قبل از حرکت به ناحیه p زمان لازم برای ترکیب مجدد ندارند. جریان فتودیود توسط جریان حامل های اقلیت - جریان رانش - تعیین می شود. سرعت فوتودیود با سرعت جداسازی حامل ها توسط میدان اتصال p-n و ظرفیت اتصال p-n C p-n تعیین می شود.

فتودیود می تواند در دو حالت کار کند:

فتوولتائیک - بدون ولتاژ خارجی

فتودیود - با ولتاژ معکوس خارجی

دیود زنر- یک دیود نیمه هادی که برای تثبیت ولتاژ طراحی شده است.

Varicap یک خازن کنترل شده غیر خطی است. در دیودهای نیمه هادی، وابستگی ظرفیت مانع به ولتاژ غیر خطی است، بنابراین هر وسیله نیمه هادی با p-n-اتصال، در اصل، می تواند به عنوان یک خازن کنترل شده با ولتاژ استفاده شود.

در دیودهای تونلی، حامل های بار به دلیل اثر تونلی از سد پتانسیل عبور می کنند.

خواص ضربه ای دیودها در مورد ویژگی ها توضیح دهید و چگونگی آن را توضیح دهید پدیده های فیزیکیاین خصوصیات مشروط هستند.

دیودهای پالس دارای مدت زمان کوتاهی از گذرا هستند و برای کار در مدارهای پالس طراحی شده اند. آنها با دیودهای یکسو کننده در ظرفیت های کوچک متفاوت هستند. p-n-انتقال و تعدادی از پارامترها که مشخصه های گذرا دیود را تعیین می کنند. کاهش ظرفیت ها با کاهش مساحت حاصل می شود p-n-انتقال، بنابراین، قدرت اتلاف مجاز آنها کوچک است (30-40 مگاوات).

پارامترهای اصلی دیودهای پالس:

● ظرفیت کلدیود با e، (کسری از pF - چندین pF)؛

● حداکثر ولتاژ ضربه به جلو U pr و max;

● حداکثر جریان موجی مجاز من pr و max;

● زمان تنظیم ولتاژ جلو دیود تیدهان

● زمان بازیابی مقاومت معکوس دیود تی vos

وجود زمان بازیابی به دلیل بار انباشته شده در پایه دیود در هنگام تزریق است. برای قفل کردن دیود، این شارژ باید "تحلیل" شود. این به دلیل نوترکیبی ها و انتقال معکوس حامل های شارژ غیر اصلی به امیتر رخ می دهد.

در مدارهای پالس با سرعت بالا، دیودهای شاتکی (DS) به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، که در آن انتقال بر اساس تماس فلز-نیمه هادی انجام می شود. ساختار DS در شکل نشان داده شده است. 3.2 ه. این دیودها برای جمع آوری و دفع بارها در پایه زمان نمی برد. در DS، جریان جریان توسط حامل های بار اصلی انجام می شود و منجر به ظهور فرآیندهای تزریق حامل های غیر اصلی با تحلیل بعدی آنها در هنگام تغییر ولتاژ از مستقیم به معکوس نمی شود.

علاوه بر این، عملکرد آنها فقط به سرعت فرآیند شارژ مجدد ظرفیت مانع بستگی دارد. مشخصه جریان-ولتاژ LH شبیه ویژگی دیودها بر اساس آن است p-n-انتقال ها تفاوت این است که انشعاب مستقیم در عرض 8-10 دهه (یک دهه یک تغییر 10 برابری در مقدار است) ولتاژ اعمال شده یک منحنی نمایی تقریبا ایده آل را نشان می دهد و جریان های معکوس کوچک هستند (کسری - ده ها nA).

ویژگی های متمایز کننده LHعبارتند از: سرعت بالا، افت ولتاژ کم با بایاس رو به جلو (0.3-0.4 V)، بازدهی بالاتصحیح و امکانات گسترده استفاده به عنوان عناصر اضافی در طراحی ترانزیستورهای مختلف و سایر دستگاه های نیمه هادی به منظور گسترش عملکرد. از دیودهای شاتکی در یکسو کننده های جریان بالا و در دستگاه های لگاریتمی نیز استفاده می شود.

ترانزیستورهای دوقطبی ساختار، اصل عملکرد، حالت های عملکرد ترانزیستور، مدارهای سوئیچینگ ترانزیستور. ترانزیستور دوقطبی چند امیتر یکپارچه. ساختار، اصل عملیات، کاربرد. ترانزیستورهای دوقطبی در مدارهای کلیدی و آنالوگ

bt تماس گرفت دستگاه های نیمه هادیبا دو یا چند تعامل برقی p-nانتقال و سه یا بیشتر پین. خواص تقویتی آنها به دلیل پدیده های تزریق و استخراج حامل های بار جزئی است: تزریق از E به B، استخراج از B به C.

رسم صفحه 133

اصل عملیات ترانزیستور دوقطبیمبتنی بر تغییر در مقاومت یک اتصال p-n با بایاس معکوس به دلیل تزریق حامل های بار است.

حالت های عملیاتی

صرف نظر از مدار سوئیچینگ، ترانزیستورها می توانند در یکی از چهار مورد عمل کنند که در قطبیت ولتاژ در اتصال EB و BC متفاوت است:

1) عادی حالت فعال- اتصال E در جهت رو به جلو فعال می شود، اتصال K در جهت معکوس

2) حالت اشباع - اتصالات E و K در جهت جلو گنجانده شده است

3) حالت قطع - انتقال های E و K در جهت مخالف روشن می شوند

4) حالت فعال معکوس - E-junction در جهت معکوس روشن است، K-junction در جهت جلو روشن است.

پارامتر اصلی ترانزیستور دوقطبی ضریب انتقال جریان امیتر است:

نزدیک به 1. تعیین شده توسط 2 پارامتر، که در آن ضریب تزریق، ضریب انتقال B.

اطلاعات مختصر

ویژگی انتقال به استفاده

• یکسو کننده - عدم تقارن مشخصه جریان-ولتاژ
• دیود زنر - خرابی
• Varicap - ظرفیت مانع
• نبض - گذرا

دیودهای یکسو کننده

شرح کار

واریکاپس

شرح کار

دیودهای زنر

دیودهای پالس

در بازداشت

نبضدیودها برای کار با سرعت بالا طراحی شده اند مدارهای پالسی. ویژگی اصلی متمایز دیودهای پالسی و همچنین با فرکانس بالا، یک منطقه کوچک است. ناحیهانتقال و طول عمر کوتاه حامل های بار غیرتعادلی. پارامتر اصلی دیودهای پالسی زمان بازیابی مقاومت معکوس است تی خورشید، به عنوان زمانی تعریف می شود که در طی آن دیود به حالت خاموش می رود، زمانی که قطبیت ولتاژ در دو طرف دیود از مستقیم به معکوس تغییر می کند. برای دیودهای پالسی، همان پارامترهایی که مشخصه دیودهای یکسو کننده هستند نشان داده شده است. فناوری طراحی و ساخت دیودهای پالسی مشابه فناوری طراحی و ساخت دیودهای فرکانس بالا معمولی است. در مدارهای پالس با سرعت بالا، دیودهای شاتکی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، منطقه اتصال که معمولاً 20-30 میکرون قطر دارد و ظرفیت مانع از 1 pF تجاوز نمی کند. یکی از ویژگی های دیودهای شاتکی عدم تزریق حامل های بار جزئی به نیمه هادی است؛ بنابراین، عامل اصلی موثر بر طول مدت فرآیندهای گذرا، شارژ بیش از حد فقط ظرفیت مانع است. دیودهای شاتکی می توانند در فرکانس های تا 15 گیگاهرتز کار کنند و زمان سوئیچینگ آنها حدود 0.1 ns است.

در مدارهای پالسی که پالس هایی با جبهه های شیب دار تولید می کنند، از دیودهای ذخیره شارژ (DCS) استفاده می شود. در این دیودها، ناخالصی در پایه به طور نابرابر توزیع می شود: غلظت آن در اعماق پایه بیشتر و کمتر نزدیک است. ناحیهانتقال، منجر به یک میدان الکتریکی داخلی می شود. این میدان مانع از نفوذ سوراخ های تزریق شده به عمق پایه با ولتاژ رو به جلو از آر-مناطق به پایگاه، یعنی گروه بندی آنها را در نزدیکی مرز تضمین می کند ناحیهانتقال علاوه بر این، این میدان تحت ولتاژ معکوس به آزاد شدن پایه از حامل های کوچک کمک می کند، در نتیجه تی خورشیدده ها بار و موج منفی پالس جریان تقریباً مستطیلی است.

در حال حاضر دیودها با p-i-n-ساختار در این دیودها، به شدت دوپ شده است آرو پنواحی با یک ناحیه به اندازه کافی وسیع با رسانایی ذاتی از هم جدا می شوند. میدان الکتریکی فقط در داخل کار می کند من- مناطق و تقریباً همگن است. ظرفیت مانع p-i-nدیود به دلیل عریض من- منطقه کوچک است و ضعیف به ولتاژ اعمال شده به دیود بستگی دارد.

ویژگی کار p-i-n-دیود به شرح زیر است. ابتدا، در هنگام بایاس رو به جلو، الکترون ها از آن تزریق می شوند پ-مناطق و سوراخ از آر-مناطق در من- منطقه، که منجر به کاهش شدید مقاومت رو به جلو دیود می شود. در مرحله دوم، حامل های فعلی در من-نواحی نه تنها به دلیل انتشار حرکت می کنند، بلکه در میدان حرکت می کنند که سرعت آنها را افزایش می دهد و زمان انتقال حامل جریان را کاهش می دهد. هر دوی این عوامل ارزش را افزایش می دهند حداکثر فرکانسعملکرد چنین دیودهایی هنگامی که ولتاژ معکوس می شود، استخراج شدید حامل ها از آن صورت می گیرد من- مساحت، که منجر به افزایش اضافی در مقاومت معکوس می شود. بنابراین برای p-i-nدیودها با نسبت بزرگی از مقاومت معکوس به جلو مشخص می شوند که ویژگی های ضربه ای خوب آنها را در حالت سوئیچینگ تعیین می کند. علاوه بر این، چنین دیودهایی می توانند به اندازه کافی در یک پالس تغییر کنند قدرت بالاتا چند ده کیلو وات.

به عنوان دیودهای پالس استفاده می شود mesadiodes. ویژگی آنها تکنولوژی ساخت است. در ساخت این دیودها با اچینگ انتخابی، برآمدگی های مخروطی شکل می گیرند - جداول به نام "مز". این فناوری این امکان را فراهم می کند که r-pاتصالات با مساحت بسیار کوچک و ظرفیت اتصال کم و در نتیجه زمان سوئیچینگ کوتاه

شکل 1.4. طراحی دو نوع دیود پالسی

نام گرافیکی مرسوم دیود پالسی مانند یکسو کننده است؛ طرح های ممکن دیودهای پالسی در شکل 1.4 نشان داده شده است.

کنترل سوالات

1. یک دسته بندی از دیودهای نیمه هادی ارائه دهید.

2. دما چگونه بر مشخصه جریان-ولتاژ دیودهای یکسو کننده ژرمانیوم و سیلیکون تأثیر می گذارد؟

3. پارامترهای اصلی دیودهای یکسو کننده چیست.

4. الزامات دیودهای فرکانس بالا و پالس چیست؟

5. ویژگی کار چیست p-i-pدیودها و دیودهای ذخیره شارژ (DNZ)؟

دیود پالس- این یک دیود نیمه هادی با مدت زمان کوتاه است و برای استفاده در حالت های عملکرد پالسی در نظر گرفته شده است.

حالت های پالس- اینها حالت هایی هستند که دیودها از ولتاژ مستقیم به معکوس تغییر می کنند، پس از فواصل زمانی کوتاه به ترتیب کسری از میکروثانیه، در حالی که نقش مهمدر اینجا فرآیندهای گذرا را بازی کنید. هدف اصلی دیودهای پالس کار به عنوان عناصر سوئیچینگ است. شرایط کار دیودهای پالس معمولاً می باشد سطح بالاتزریق، یعنی جریان های مستقیم نسبتاً بزرگ در نتیجه، خواص و پارامترهای دیودهای پالسی توسط گذرا تعیین می شود.

یکی از اولین مواردی که توسعه یافت، طراحی یک دیود پالس نقطه ای بود (شکل 2.11). یک دیود نقطه ای از یک کریستال ژرمانیوم لحیم شده به یک نگهدارنده کریستال، یک الکترود تماسی به شکل یک سیم نازک و یک لامپ شیشه ای تشکیل شده است. یکی از ویژگی های دیودهای نقطه ای این است مقاومت بزرگپایه، که منجر به افزایش ولتاژ رو به جلو در سراسر دیود می شود.

با توجه به کاستی های دیودهای نقطه ای، تقریباً به طور کامل با دیودهای پالسی جایگزین می شوند که تولید آنها بر اساس روش های مدرن تولیدی و کنترل شده شکل گیری است. p–n-انتقالات ( تکنولوژی مسطحرشد اپیتاکسیال). در این مورد، سیلیکون و گاهی اوقات آرسنید گالیم به عنوان ماده نیمه هادی اولیه اصلی عمل می کنند.

برای تسریع فرآیندهای گذرا در دیودهای پالسی سیلیکونی و کاهش مقدار زمان بازیابی مقاومت معکوس این دیودها، ناخالصی طلا به سیلیکون اولیه وارد می شود. این ناخالصی ظاهر سطوح انرژی تله‌های نوترکیبی را در شکاف نواری سیلیکون و کاهش طول عمر حامل‌های اقلیت را تضمین می‌کند.

در حال حاضر، اکثر طرح ها دارای محفظه فلزی-سرامیکی، فلزی-شیشه ای یا فلزی با سرب های نواری هستند.

فرآیند سوئیچینگ چنین دیودی را در مواجهه با آن در نظر بگیرید پالس مستطیلی(شکل 2.12).

با یک ولتاژ رو به جلو در بخش 0 ... t 1، حامل ها از ناحیه امیتر به ناحیه پایه تزریق می شوند و در آنجا تجمع می یابند. هنگامی که قطبیت ولتاژ در لحظه اول معکوس شود، جریان معکوس قابل توجه خواهد بود و مقاومت معکوس دیود به شدت کاهش می یابد، زیرا حامل های اقلیت انباشته شده در پایه تحت تأثیر تغییر جهت قدرت میدان الکتریکی، کاهش می یابد. شروع به حرکت به سمت p–nانتقال، تشکیل یک پالس جریان معکوس. با حرکت آنها به ناحیه امیتر، تعداد آنها کاهش می یابد و پس از مدتی جریان معکوس به مقدار ثابت نرمال می رسد و مقاومت دیود در جهت مخالف به مقدار نرمال باز می گردد.

فرآیند کاهش بار انباشته شده در پایه، تحلیل نامیده می شود و زمانی که در طی آن جریان معکوس تغییر می کند. حداکثر مقدارتا حالت پایدار، مقاومت معکوس بازیابی nem نامیده می شود. زمان بازیابی مقاومت معکوس یکی از مهمترین پارامترهادیودهای ضربه ای هرچه کوچکتر باشد دیود بهتر است. برای بهبود خواص دیودهای پالسی، نیمه هادی اولیه با طول عمر کوتاه حامل های شارژ (برای فرآیند نوترکیبی شدیدتر در پایه) انتخاب می شود. p–n- انتقال با یک منطقه کوچک به منظور کاهش مقدار ظرفیت مانع انتقال انجام می شود.

نتیجه گیری:

1. دیودهای پالس در حالت کلید الکترونیکی کار می کنند.

2. مدت زمان پالس ها می تواند بسیار کم باشد، بنابراین دیود باید خیلی سریع از یک حالت به حالت دیگر تغییر کند.

3. پارامتر اصلی که سرعت دیودهای پالسی را مشخص می کند، زمان بازیابی مقاومت معکوس است.

4. برای کاهش، از اقدامات ویژه ای استفاده می شود که روند جذب حامل های بار جزئی در پایه را تسریع می کند.

5. الزامات دیودهای پالسی توسط دیودهای مبتنی بر مانع شاتکی که به دلیل عدم تزریق و تجمع حامل های بار جزئی در پایه دارای اینرسی بسیار پایین هستند، به خوبی برآورده می شود.