पल्स डायोडचा उद्देश. पल्स डायोड आणि रेक्टिफायर डायोडमध्ये काय फरक आहे? डायरेक्ट डायोड कनेक्शन

इतर मॉडेल – हा लहान क्षणिक कालावधीचा डायोड आहे, जो स्पंदित ऑपरेटिंग मोडमध्ये वापरण्यासाठी डिझाइन केलेला आहे. Οʜᴎ चा वापर स्विचिंग घटक म्हणून केला जातो (उदाहरणार्थ, संगणकात), शोधण्यासाठी उच्च वारंवारता सिग्नलआणि इतर हेतूंसाठी.

येथे जलद बदल- जंक्शनमधील डायोडमध्ये व्होल्टेज, दोन मुख्य प्रक्रियांमुळे क्षणिक प्रक्रिया घडतात. पहिला डायोड थेट चालू असताना बेसमध्ये नॉन-बेस वाहक जमा होणे, ᴛ.ᴇ. डिफ्यूजन कॅपेसिटन्स चार्ज. आणि जेव्हा व्होल्टेज उलट बदलते (किंवा जेव्हा ते कमी होते), तेव्हा हे शुल्क विरघळते. दुसरी घटना म्हणजे बॅरियर कॅपेसिटन्सचे रिचार्जिंग, जे त्वरीत देखील होत नाही, परंतु वेळेच्या स्थिरतेद्वारे दर्शविले जाते, डायोडचा विभेदक प्रतिकार कुठे आहे (प्रतिरोध पर्यायी प्रवाह), a - अडथळा कॅपेसिटन्स - संक्रमण.

डायोडद्वारे फॉरवर्ड करंटच्या उच्च घनतेमध्ये पहिली घटना मुख्य भूमिका बजावते, त्यातील अडथळा कॅपेसिटन्सचा चार्ज या प्रकरणातएक लहान भूमिका बजावते. कमी वर्तमान घनतेवर, डायोडमधील क्षणिक प्रक्रिया दुस-या घटनेद्वारे निर्धारित केल्या जातात आणि बेसमध्ये नॉन-बेस चार्ज वाहकांच्या संचयाने दुय्यम भूमिका बजावली जाते.

डायोडला उच्च चालकता (डायोड ओपन) पासून कमी चालकता (डायोड बंद) स्थितीत बदलण्याच्या प्रक्रियेचा विचार करूया (आकृती 1.11 जेव्हा थेट व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा एक महत्त्वपूर्ण फॉरवर्ड करंट उद्भवतो, ज्यामुळे संचय होतो बेस क्षेत्रातील नॉन-बेस चार्ज कॅरिअर्स (हे उच्च-प्रतिरोधक आहे n- प्रदेश).

जेव्हा डायोड फॉरवर्ड दिशेपासून उलट दिशेने स्विच केला जातो, तेव्हा सुरुवातीच्या क्षणी डायोडमधून एक मोठा रिव्हर्स करंट वाहतो, जो मुख्यतः बेसच्या व्हॉल्यूमेट्रिक प्रतिकाराद्वारे मर्यादित असतो. कालांतराने, बेसमध्ये जमा झालेले अल्पसंख्याक वाहक पुन्हा एकत्र होतात किंवा जंक्शनमधून निघून जातात आणि उलट प्रवाह त्याच्या स्थिर मूल्यापर्यंत कमी होतो. सर्व ही प्रक्रियाघेते उलट प्रतिकार पुनर्प्राप्ती वेळ– डायोड स्विच केल्यानंतर विद्युत प्रवाह शून्यातून जातो त्या क्षणापासून रिव्हर्स करंट निर्दिष्ट कमी मूल्यापर्यंत पोहोचेपर्यंत वेळ मध्यांतर. हे एक आहे मूलभूत पॅरामीटर्सपल्स डायोड, आणि त्याच्या मूल्यानुसार ते सहा गटांमध्ये विभागले गेले आहेत: >500 एनएस; =150…500 ns;=30…150 ns, =5…30 ns; =1…5 एनएस आणि<1 нс.

आकृती 1.11 - डायोड उघड्यापासून बंद स्थितीत स्विच करण्याची प्रक्रिया

जेव्हा वर्तमान नाडी पुढे दिशेने पास केली जाते, तेव्हा (आकृती 1.12) स्विच केल्यानंतर पहिल्या क्षणी व्होल्टेज वाढ दिसून येते, जो डायोडच्या पायथ्यामध्ये नॉन-बेस वाहक जमा होईपर्यंत व्होल्टेजच्या वाढीशी संबंधित आहे. संपतो यानंतर, बेस रेझिस्टन्स कमी होतो आणि व्होल्टेज कमी होते.

आकृती 1.12 -. डायोड बंद स्थितीतून खुल्या स्थितीत स्विच करण्याची प्रक्रिया

ही प्रक्रिया पल्स डायोडच्या दुसऱ्या पॅरामीटरद्वारे दर्शविली जाते - फॉरवर्ड व्होल्टेज स्थापना वेळ, वर्तमान नाडीच्या सुरुवातीपासून ते पोहोचेपर्यंतच्या वेळेच्या अंतराप्रमाणे मूल्य सेट कराथेट व्होल्टेज.

या पॅरामीटर्सची मूल्ये डायोडच्या संरचनेवर आणि डायोड बेसमधील नॉन-बेस चार्ज वाहकांच्या आयुष्यावर अवलंबून असतात. नॉन-बेस मीडियाचे आयुष्य कमी करण्यासाठी, नाही मोठ्या संख्येनेसोन्याची अशुद्धता. सोन्याचे अणू अतिरिक्त पुनर्संयोजन केंद्रे म्हणून काम करतात, त्यांच्या परिचयामुळे, चार्ज वाहकांचे आयुष्य आणि परिणामी, संक्रमणाची प्रसार क्षमता कमी होते. अडथळा क्षमता कमी करणे तांत्रिक आणि रचनात्मक पद्धतींनी साध्य केले जाते. पल्स डायोड्स प्लॅनर तंत्रज्ञान, एपिटॅक्सियल ग्रोथ आणि आयन बीम तंत्रज्ञानाच्या आधारे तयार केले जातात. या प्रकरणात मुख्य अर्धसंवाहक सामग्री सिलिकॉन आहे.

हाय-स्पीड पल्स सर्किट्समध्ये, स्कॉटकी डायोड्स (आकृती 1.13) मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात, ज्यामध्ये संक्रमण मेटल-सेमिकंडक्टर संपर्काच्या आधारावर केले जाते. चिन्ह आकृती 16 मध्ये दाखवले आहे.

आकृती 1.13 - Schottky डायोड चिन्ह

हे डायोड बेसमध्ये शुल्क जमा करण्यात आणि विरघळण्यासाठी वेळ घालवत नाहीत; Schottky डायोडचे वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य बेस-जंक्शन डायोडच्या वैशिष्ट्यासारखे आहे. फरक असा आहे की लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या 8 - 10 दशकांमधील पुढे शाखा जवळजवळ आदर्श घातांकीय वक्र दर्शवते आणि उलट प्रवाह लहान असतात (अपूर्णांक ते दहापट नॅनोअँपिअर).

संरचनात्मकदृष्ट्या, स्कॉटकी डायोड कमी-प्रतिरोधक सिलिकॉन वेफरच्या स्वरूपात तयार केले जातात, ज्यावर समान प्रकारच्या विद्युत चालकतेसह उच्च-प्रतिरोधक एपिटॅक्सियल फिल्म लागू केली जाते. व्हॅक्यूम डिपॉझिशनद्वारे चित्रपटाच्या पृष्ठभागावर धातूचा थर लावला जातो.

Schottky diodes उच्च वर्तमान रेक्टिफायर्स आणि लॉगरिदमिक उपकरणांमध्ये देखील वापरले जातात.

पल्स डायोड - संकल्पना आणि प्रकार. श्रेणी "पल्स डायोड्स" 2017, 2018 चे वर्गीकरण आणि वैशिष्ट्ये.

पल्स डायोड्स.

या नियमित डायोड, सामान्य वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यासह, परंतु स्विचिंग मोडमध्ये कार्य करते. त्यांच्या अनुप्रयोगाचे क्षेत्र डिजिटल सर्किट्स आहे, त्यातील घटक एकतर खुल्या स्थितीत "0" किंवा बंद स्थितीत "1" आहेत. म्हणून, या ऍप्लिकेशनमध्ये, डायोडचे वेळेचे मापदंड स्वारस्यपूर्ण आहेत: ते किती लवकर चालू होते आणि त्याउलट. अंजीर मध्ये. दाखवले नाडी डायोडअसममित संपर्कावर आधारित. उत्सर्जकाची n – चालकता असते ही अट स्वीकारू या. हे केवळ इलेक्ट्रॉनचे वर्तन आणि प्रवाह विचारात घेण्यास कारण देते. उलट विषमतेसह, सांगितलेली प्रत्येक गोष्ट छिद्रांवर लागू होईल.

स्विचिंग दरम्यान प्रक्रियांचा विचार करूया. चला त्यावर थेट व्होल्टेज लागू करू - एक आदर्श टप्पा, अंजीर. अ). सुरुवातीला, थेट p-n जंक्शनजवळ स्थित सर्वोच्च उर्जा असलेले इलेक्ट्रॉन हलण्यास सुरवात करतील, नंतर ते n क्षेत्राच्या आत असलेल्यांशी जोडले जातील. अशा प्रकारे, वाहक उर्जेतील फरकामुळे, त्यांची संख्या हळूहळू वाढते आणि फॉरवर्ड करंट हळूहळू वाढते. कालांतराने ही प्रक्रिया अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. b), आणि मूल्यमापनासाठी, पॅरामीटर tset सादर केला जातो - ओपन स्टेट स्थापित करण्याची वेळ. बर्याच काळापासून, वर्तमान बदलत नाही आणि मोठ्या संख्येने अल्पसंख्याक वाहक, इलेक्ट्रॉन, "पी" जंक्शन प्रदेशात जमा होतात. क्रिस्टलच्या p प्रदेशात वाहकांची असंतुलित एकाग्रता उद्भवते.

तितक्याच तीव्र बदलासाठी आपण संक्रमणासाठी सबमिट करूया उलट ध्रुवताव्होल्टेज "p" प्रदेशात जमा झालेले गैर-समतोल इलेक्ट्रॉन्सच्या प्रभावाखाली काढले जाणे सुरू होईल. विद्युत क्षेत्र"n" क्षेत्रात. त्यांची एकाग्रता जास्त आहे, म्हणून काही काळ उलट प्रवाह मोठा असेल. प्रक्रियेचा हा टप्पा अंजीर मध्ये दर्शविला आहे. b) t1 म्हणून. अखेरीस, आउटपुट प्रक्रिया समाप्त होईल, संक्रमण एक बंद स्थिती बनते. आता दोन अर्धसंवाहक क्षेत्र p आणि n b आणि त्यांच्यामध्ये एक डायलेक्ट्रिक थर आहे. हा एक कॅपेसिटर आहे जो रिव्हर्स व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली चार्ज होण्यास सुरवात करतो. अंजीर मध्ये, घातांकीय कायद्यानुसार चार्ज करंट कमी होईल. b) ही वेळ t2 आहे. सर्वसाधारणपणे, बंद स्थितीची पुनर्प्राप्ती वेळ t1+t2=trestore सारखी असते.

तांदूळ. पल्स डायोड

तांदूळ. स्पंदित डायोडमध्ये प्रक्रिया.

सहसा पुनर्संचयित नाही

>> पुनर्संचयित करण्यापेक्षा

तुमचे चांगले काम ज्ञानाच्या कक्षात सादर करणे सोपे आहे. खालील फॉर्म वापरा

विद्यार्थी, पदवीधर विद्यार्थी, तरुण शास्त्रज्ञ जे ज्ञानाचा आधार त्यांच्या अभ्यासात आणि कार्यात वापरतात ते तुमचे खूप आभारी असतील.

वर पोस्ट केले http://www.allbest.ru/

युक्रेनचे शिक्षण आणि विज्ञान मंत्रालय

नेप्रॉपेट्रोव्स्क राष्ट्रीय विद्यापीठओलेस गोंचार यांच्या नावावर आहे

भौतिकशास्त्र, इलेक्ट्रॉनिक्स विद्याशाखा

आणि संगणक प्रणाली

रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्स विभाग

"सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स" वर चाचणी

विषयावर: "डायोडची वैशिष्ट्ये"

पूर्ण झाले

KM-11-1 गटातील विद्यार्थी

मिरोनेन्कोव्ह आर.डी.

तपासले

पीएच.डी. भौतिकशास्त्र आणि गणित विज्ञान, रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक्स विभागाचे सहयोगी प्राध्यापक.

मकारोव व्ही.ए.

नेप्रॉपेट्रोव्स्क 2013

गोषवारा

मुख्य शब्द: पल्स डायोड, उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोड, गन डायोड, डायोडचे वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य.

कामाचा उद्देश: स्पंदित आणि उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोडच्या ऑपरेशनची वैशिष्ट्ये आणि तत्त्वांचा अभ्यास करा

परिचय

1. पल्स डायोड. ऑपरेटिंग तत्त्व

2. उच्च वारंवारता डायोड. ऑपरेटिंग तत्त्व

2.1 गन डायोड

3. डायोड्सचे उत्पादन

निष्कर्ष

संदर्भ

परिचय

जेव्हा ते त्यांच्यापासून स्तरित केक सारख्या रचना बनवायला शिकले तेव्हा सेमीकंडक्टर ही तंत्रज्ञानाची खरी सोन्याची खाण बनली.

पी-सेमीकंडक्टर वेफरवर एन-सेमीकंडक्टर लेयर वाढवून, आपल्याला दोन-लेयर सेमीकंडक्टर मिळतो. त्यांच्यामधील संक्रमण स्तराला pn जंक्शन म्हणतात. जर तुम्ही प्रत्येक अर्ध्या भागाला जोडणारी वायर सोल्डर केली तर तुम्हाला एक अर्धसंवाहक डायोड मिळेल जो झडपाप्रमाणे विद्युत प्रवाहावर कार्य करतो: तो प्रवाह एका दिशेने चांगल्या प्रकारे जातो आणि जवळजवळ दुसऱ्या दिशेने नाही.

सरळ होणारा अडथळा स्तर कसा होतो? थराची निर्मिती p-अर्ध्याला अधिक छिद्रे आणि n-अर्ध्याला अधिक इलेक्ट्रॉन्ससह सुरू होते. चार्ज वाहक घनतेतील फरक संक्रमणाद्वारे संतुलित होण्यास सुरवात करतो: छिद्र एन-हाफमध्ये, इलेक्ट्रॉन पी-हाफमध्ये प्रवेश करतात.

वापरून बाह्य स्रोतवर्तमान, आपण बाह्य संभाव्य अडथळा वाढवू किंवा कमी करू शकता. डायोडवर डायरेक्ट व्होल्टेज लागू केल्यास, म्हणजेच पॉझिटिव्ह पोल p-हाफला जोडलेला असेल, तर बाह्य विद्युत शक्तीदुहेरी लेयरच्या विरूद्ध कार्य करण्यास सुरवात करेल आणि डायोड एक करंट पास करेल जो वाढत्या व्होल्टेजसह त्वरीत वाढतो. आपण कंडक्टरची ध्रुवीयता बदलल्यास, व्होल्टेज जवळजवळ शून्यावर येते. जर डायोड वैकल्पिक व्होल्टेज सर्किटशी जोडलेला असेल तर तो रेक्टिफायर म्हणून काम करेल, म्हणजेच, आउटपुटमध्ये एका दिशेने (प्लस ते मायनस) स्थिर स्पंदन व्होल्टेज असेल. मोठेपणा गुळगुळीत करण्यासाठी, किंवा त्याला सध्याच्या रिपलचे "पीक व्हॅल्यू" देखील म्हणतात, डायोडच्या समांतर कॅपेसिटर जोडणे प्रभावी आहे. उदाहरणार्थ, साठी रेक्टिफायर्स आवश्यक आहेत योग्य ऑपरेशन घरगुती उपकरणे(जवळपास सर्व विद्युत उपकरणे स्थिर व्होल्टेज वापरतात. हे टीव्ही, रेडिओ, व्हीसीआर इ.). तसेच सेमीकंडक्टर डायोडव्हिडिओ, रेडिओ, फोटो आणि इतर सिग्नल फ्रिक्वेन्सी-इलेक्ट्रिक सिग्नलमध्ये उलगडण्यासाठी आवश्यक आहे. सेमीकंडक्टरच्या या गुणधर्माचा वापर करून, आम्ही टीव्ही पाहतो किंवा रेडिओ ऐकतो.

असामान्य अर्धसंवाहक डायोड देखील आहेत - LEDs आणि photodiodes. जेव्हा प्रकाश त्यांच्या शरीरावर आदळतो तेव्हाच फोटोडायोड विद्युत प्रवाह पास करतात. आणि LEDs, जेव्हा विद्युत प्रवाह त्यांच्यामधून जातो, तेव्हा चमकू लागतो. LEDs चा रंग कोणत्या प्रकारचा आहे यावर अवलंबून असतो.

सेमीकंडक्टर डायोड्स त्यांच्या शक्ती, ऑपरेटिंग वारंवारता श्रेणी, व्होल्टेज आणि ऑपरेटिंग वारंवारता श्रेणीनुसार गटांमध्ये विभागले जातात. डायोड आणि ट्रान्झिस्टर दोन्हीमध्ये एक अद्वितीय गुणधर्म आहे. जेव्हा तापमान बदलते तेव्हा ते अंतर्गत प्रतिकारबदलते आणि म्हणून सुधारित वर्तमान व्होल्टेजची विशालता देखील वर किंवा खाली बदलते. प्रकाश आणि फोटोडायोड्स सेन्सर आणि निर्देशक म्हणून वापरले जातात.

1. पल्स डायोड. ऑपरेटिंग तत्त्व

हे सामान्य डायोड आहेत, सामान्य वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांसह, परंतु स्विचिंग मोडमध्ये कार्य करतात. त्यांच्या अनुप्रयोगाचे क्षेत्र डिजिटल सर्किट्स आहे, त्यातील घटक एकतर खुल्या स्थितीत "0" किंवा बंद स्थितीत "1" आहेत. म्हणून, या ऍप्लिकेशनमध्ये, डायोडच्या वेळेचे मापदंड स्वारस्यपूर्ण आहेत: ते किती लवकर बंद पासून चालू होते आणि त्याउलट. आकृती 1 असममित संपर्कावर आधारित पल्स डायोड दर्शविते. उत्सर्जकाची n - चालकता आहे ही अट स्वीकारूया. हे केवळ इलेक्ट्रॉनचे वर्तन आणि प्रवाह विचारात घेण्यास कारण देते. उलट विषमतेसह, सांगितलेली प्रत्येक गोष्ट छिद्रांवर लागू होईल.

अंजीर.1. पल्स डायोड

स्विचिंग दरम्यान प्रक्रियांचा विचार करूया. चला थेट व्होल्टेज लागू करूया - एक आदर्श टप्पा (Fig. 2.a) सुरुवातीला, इलेक्ट्रॉनसह सर्वात मोठी ऊर्जाथेट जवळ स्थित p-n जंक्शन, नंतर ते n प्रदेशात असलेल्यांद्वारे सामील होतील. अशा प्रकारे, वाहक उर्जेतील फरकामुळे, त्यांची संख्या हळूहळू वाढते आणि फॉरवर्ड करंट हळूहळू वाढते. कालांतराने ही प्रक्रिया अंजीर 2.b मध्ये दर्शविली आहे, आणि मूल्यमापनासाठी, पॅरामीटर टी तोंड सादर केले आहे - ओपन स्टेट स्थापित करण्याची वेळ. बर्याच काळापासून, वर्तमान बदलत नाही आणि मोठ्या संख्येने अल्पसंख्याक वाहक, इलेक्ट्रॉन, "पी" जंक्शन प्रदेशात जमा होतात. क्रिस्टलच्या p प्रदेशात वाहकांची असंतुलित एकाग्रता उद्भवते.

जंक्शनवर तितक्याच तीव्रतेने बदलणारी रिव्हर्स व्होल्टेज पोलॅरिटी लागू करू. “p” प्रदेशात जमा झालेले गैर-समतोल इलेक्ट्रॉन “n” प्रदेशात विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली काढले जाण्यास सुरुवात होईल. त्यांची एकाग्रता जास्त आहे, म्हणून काही काळ उलट प्रवाह मोठा असेल. प्रक्रियेचा हा टप्पा चित्र 2.b मध्ये t 1 म्हणून दर्शविला आहे. अखेरीस, आउटपुट प्रक्रिया समाप्त होईल, संक्रमण एक बंद स्थिती बनते. आता दोन अर्धसंवाहक क्षेत्र p आणि n b आणि त्यांच्यामध्ये एक डायलेक्ट्रिक थर आहे. हा एक कॅपेसिटर आहे जो रिव्हर्स व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली चार्ज होण्यास सुरवात करतो. घातांकीय नियमानुसार चार्ज करंट कमी होईल, आकृती 2.b मध्ये ही वेळ t 2 आहे. सर्वसाधारणपणे, बंद स्थितीची पुनर्प्राप्ती वेळ t 1 +t 2 =t पुनर्प्राप्ती बरोबर असते.

अंजीर.2. पल्स डायोडमध्ये प्रक्रिया

सहसा trest >> trest. डायोडचे पॅरामीटर्स सुधारण्यासाठी, उच्च वाहक गतिशीलता (Ge) असलेली सामग्री उत्पादनासाठी वापरली जाते, जंक्शन क्षेत्र लहान केले जाते आणि p-i-n संरचना. पल्स डायोड वापरण्याचे उदाहरण अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. लोड रेझिस्टन्समधील व्होल्टेज आकार आकृती 3 मधील वर्तमान आकाराची पुनरावृत्ती करतो.

अंजीर 3. पल्स डायोडचे ऑपरेशन

2. उच्च वारंवारता डायोड. ऑपरेटिंग तत्त्व

अल्ट्राहाय फ्रिक्वेंसी तंत्रज्ञानामध्ये (सेंटीमीटर आणि मिलिमीटर वेव्ह श्रेणींमध्ये ऑपरेशनसाठी), विशेष जर्मेनियम आणि सिलिकॉन अल्ट्राहाय फ्रिक्वेंसी डायोड्स (मायक्रोवेव्ह डायोड) वापरले जातात. त्यांच्या उद्देशानुसार, मायक्रोवेव्ह डायोड व्हिडिओ डिटेक्टर डायोडमध्ये विभागले गेले आहेत, मायक्रोवेव्ह ऑसिलेशन्स शोधण्यासाठी, डायोड स्विच करण्यासाठी, मायक्रोवेव्ह पॉवर लेव्हल कंट्रोल डिव्हाइसेसमध्ये वापरण्यासाठी हेतू असलेले, पॅरामेट्रिक डायोड्स, मायक्रोवेव्ह ऑसिलेशन्सच्या पॅरामेट्रिक ॲम्प्लीफायर्समध्ये वापरण्यासाठी हेतू असलेले आणि कन्व्हर्टर. या बदल्यात, संक्रमणाच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्याची नॉनलाइनरिटी वापरणारे कन्व्हर्टर डायोड यामध्ये विभागलेले आहेत:

· मायक्रोवेव्ह सिग्नल आणि स्थानिक ऑसिलेटर सिग्नलला इंटरमीडिएट फ्रिक्वेन्सी सिग्नलमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी वापरलेली मिक्सिंग उपकरणे;

· गुणक, मायक्रोवेव्ह सिग्नलची वारंवारता गुणाकार करण्यासाठी वापरले जातात;

· मॉड्युलेटर, मायक्रोवेव्ह सिग्नलचे मोठेपणा सुधारण्यासाठी वापरले जाते.

मायक्रोवेव्ह डायोड सामान्यत: बिंदू संपर्क वापरतात. अशा डायोड्समधील जंक्शन तयार होत नाही. सेमीकंडक्टरच्या पॉलिश केलेल्या पृष्ठभागाच्या विरूद्ध मेटल कॉन्टॅक्ट स्प्रिंगची टीप फक्त दाबून सुधारित संपर्क तयार केला जातो. हे डायोड अत्यंत कमी-प्रतिरोधक सामग्रीचे बनलेले आहेत (चार्ज कॅरियरचे आयुष्य कमी आहे) आणि त्यांची संपर्क त्रिज्या (2-3 µm) खूप लहान आहे, जी चांगली उच्च-वारंवारता गुणधर्म प्रदान करते. तथापि, मायक्रोवेव्ह डायोडचे ब्रेकडाउन व्होल्टेज खूप कमी आहे (केवळ 3-5 V), आणि फॉरवर्ड व्होल्टेज तुलनेने जास्त आहे.

त्यांचा उलट प्रवाह, जरी लहान असला तरी, जंक्शन (चित्र 4) द्वारे वाहकांच्या बोगद्याच्या प्रभावामुळे जवळजवळ शून्यापासून वाढू लागतो.

तांदूळ. 4. उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोडची I-V वैशिष्ट्ये

मायक्रोवेव्ह डायोड्सची रचना सामान्यत: समाक्षीय किंवा वेव्हगाइड मार्गाच्या घटकांसह, मापन प्रमुख आणि मायक्रोवेव्ह प्रणालीच्या इतर भागांसह जोडण्यासाठी अनुकूल केली जाते. मायक्रोवेव्ह श्रेणी (3-10 सें.मी.) च्या लाँग-वेव्ह विभागात, मुख्य प्रकारचे गृहनिर्माण मेटल-सिरेमिक किंवा मेटल-ग्लास कारतूस प्रकार आहेत. 1-3 सेंटीमीटरच्या तरंगलांबीच्या श्रेणीमध्ये, या केसांची परिमाणे आणि कॅपॅसिटन्स अस्वीकार्यपणे मोठे होतात आणि म्हणून रेक्टिफायिंग कॉन्टॅक्ट कोएक्सियल प्रकारच्या केसमध्ये माउंट केले जाते. मिलिमीटर वेव्ह रेंजमध्ये, वेव्हगाइड डिझाइन वापरले जाते.

मायक्रोवेव्ह डायोड्समध्ये मानकांद्वारे हमी दिलेले पॅरामीटर्स आहेत त्या तरंगलांबीच्या व्यतिरिक्त संदर्भ अटीआणि जास्तीत जास्त परवानगीयोग्य डेटा, मायक्रोवेव्ह डायोड देखील मुख्य मूल्य प्रतिबिंबित करणारे इलेक्ट्रिकल पॅरामीटर्सद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत. अशा प्रकारे, मायक्रोवेव्ह डायोड्सचे मिश्रण रूपांतरण नुकसान (इनपुटवरील मायक्रोवेव्ह पॉवरचे डायोड आउटपुटमधील इंटरमीडिएट फ्रिक्वेंसी पॉवरचे गुणोत्तर), आवाज गुणोत्तर (ऑपरेटिंग मोडमधील डायोड आउटपुटमधील आवाज शक्तीचे प्रमाण थर्मल) द्वारे वैशिष्ट्यीकृत केले जाते. आवाज शक्ती सक्रिय प्रतिकारडायोड), सामान्यीकृत आवाज आकृती, प्राप्त करणाऱ्या उपकरणाची सामान्य संवेदनशीलता आणि विभेदक आउटपुट प्रतिबाधा दर्शविते. काही प्रकरणांमध्ये इलेक्ट्रिकल पॅरामीटरहे केवळ मायक्रोवेव्ह डायोडचे गुणधर्मच ठरवत नाही, तर विशिष्ट मायक्रोवेव्ह उपकरणाचे गुणधर्म देखील निर्धारित करते ज्यामध्ये हा डायोड स्थापित केला आहे.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की डायोड ज्या पॉवरवर "बर्न आउट" होतो, त्यासह वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य किंवा ब्रेकडाउन अपरिवर्तनीय बिघडते, ते फारच कमी आहे. म्हणून, कोणतेही अनपेक्षित प्रभाव वगळणे आणि मायक्रोवेव्ह डायोडच्या ऑपरेशन दरम्यान आणि स्टोरेज दरम्यान आवश्यक संरक्षणात्मक उपाय करणे आवश्यक आहे (उदाहरणार्थ, डायोडद्वारे डिस्चार्ज अस्वीकार्य आहे. स्थिर वीजऑपरेटरच्या शरीरावर जमा; डायोड मेटल कार्ट्रिजमध्ये साठवणे इ.).

मिलिमीटर-वेव्ह उपकरणांमध्ये (विशेषत: एकात्मिक), हिमस्खलन डायोडचा मोठ्या प्रमाणावर शक्तिशाली मायक्रोवेव्ह ॲम्प्लिफायर तयार करण्यासाठी केला जातो आणि गन डायोडचा वापर मायक्रोवेव्ह जनरेटर तयार करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. हे डायोड इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये इलेक्ट्रॉन गतिशीलता मर्यादित करण्याच्या घटनेचा वापर करतात ज्यामध्ये गंभीर पेक्षा जास्त सामर्थ्य असते आणि त्यांच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांमध्ये नकारात्मक विभेदक प्रतिकार असलेला विभाग असतो. हिमस्खलन डायोड इलेक्ट्रिकल जंक्शनच्या रिव्हर्स बायससह चार्ज वाहकांच्या हिमस्खलन गुणाकाराच्या मोडमध्ये कार्य करतात. गन डायोड्स (या उपकरणांच्या संरचनेत कोणतेही दुरुस्त करणारे जंक्शन नाही) गॅलियम आर्सेनाइड प्लेटमध्ये विद्युत दोलनांच्या घटनेचा प्रभाव वापरतात जेव्हा त्यावर स्थिर व्होल्टेज लागू केले जाते, ज्यामुळे 105 V पेक्षा जास्त शक्तीसह विद्युत क्षेत्र तयार होते. /m

औद्योगिकरित्या उत्पादित हिमस्खलन डायोड आणि गन जनरेटर अनेक दहा मिलीवॅट्सच्या सतत मायक्रोवेव्ह आउटपुट पॉवरसाठी डिझाइन केलेले आहेत. स्पंदित मोडमध्ये, ही शक्ती अनेक ऑर्डरने वाढवता येते. आउटपुट पॉवर वाढवण्यासाठी, इलेक्ट्रॉन-होल जंक्शनचे मोठे क्षेत्र आणि पातळ सेमीकंडक्टर फिल्मचे मोठे क्षेत्र असलेले हिमस्खलन डायोड आणि गन जनरेटर आवश्यक आहेत. शिवाय, ते केवळ जाडीतच नव्हे तर क्षेत्रफळातही एकसमान असले पाहिजेत.

आधुनिक सिलिकॉन मायक्रोवेव्ह डायोड्सची ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी आधीच सैद्धांतिक मर्यादेपर्यंत पोहोचली आहे. म्हणून, वारंवारता गुणधर्म अधिक सुधारण्यासाठी, भिन्न सामग्री वापरणे आवश्यक आहे, तसेच भिन्न ऑपरेटिंग तत्त्वासह सेमीकंडक्टर उपकरणे विकसित करणे आवश्यक आहे.

2.1 गन डायोड

गन डायोड (जॉन गनने 1963 मध्ये शोध लावला) हा एक प्रकारचा सेमीकंडक्टर डायोड आहे जो 0.1 ते 100 GHz फ्रिक्वेन्सीवर मायक्रोवेव्ह रेंजमध्ये दोलन तयार करण्यासाठी आणि रूपांतरित करण्यासाठी वापरला जातो. इतर प्रकारच्या डायोड्सच्या विपरीत, गन डायोडचे ऑपरेटिंग तत्त्व p-n जंक्शनच्या गुणधर्मांवर आधारित नाही, म्हणजे. त्याचे सर्व गुणधर्म दोन वेगवेगळ्या सेमीकंडक्टरच्या जंक्शनवर उद्भवणाऱ्या परिणामांवरून नव्हे तर वापरलेल्या सेमीकंडक्टर सामग्रीच्या अंतर्गत गुणधर्मांद्वारे निर्धारित केले जातात.

रशियन साहित्यात, गन डायोड्सला व्हॉल्यूमेट्रिक अस्थिरता किंवा इंटरव्हॅली इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणासह उपकरणे म्हटले जाते, कारण डायोडचे सक्रिय गुणधर्म इलेक्ट्रॉनच्या "मध्य" उर्जा व्हॅलीपासून "बाजूला" संक्रमणाद्वारे निर्धारित केले जातात, जिथे ते आधीच असू शकतात. कमी गतिशीलता आणि मोठ्या प्रभावी वस्तुमानाने वैशिष्ट्यीकृत. परदेशी साहित्यात, गन डायोड हा शब्द TED (हस्तांतरित इलेक्ट्रॉन डिव्हाइस) शी संबंधित आहे. उच्च वारंवारता पल्स गन डायोड

गन इफेक्टवर आधारित, जनरेटर आणि ॲम्प्लीफिकेशन डायोड तयार केले गेले आहेत, जे पॅरामेट्रिक ॲम्प्लीफायरमध्ये पंप जनरेटर म्हणून वापरले जातात, सुपरहेटेरोडायन रिसीव्हर्समध्ये स्थानिक ऑसिलेटर, लो-पॉवर ट्रान्समीटरमध्ये जनरेटर आणि मापन तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जातात.

गन डायोडच्या ऑपरेशनसाठी आवश्यक कमी-प्रतिरोधक ओमिक संपर्क तयार करताना, दोन दृष्टिकोन आहेत:

· त्यापैकी पहिले म्हणजे उच्च-प्रतिरोधक गॅलियम आर्सेनाइडवर थेट अशा संपर्क जमा करण्यासाठी स्वीकार्य तंत्रज्ञानाचा शोध घेणे.

· दुसरा दृष्टिकोन म्हणजे मल्टीलेअर जनरेटर स्ट्रक्चर तयार करणे. या संरचनेच्या डायोड्समध्ये, तुलनेने उच्च-प्रतिरोधक गॅलियम आर्सेनाइडचा एक थर काम करतो कार्यरत भागजनरेटर, एन-प्रकार विद्युत चालकता असलेल्या तुलनेने कमी-प्रतिरोधक गॅलियम आर्सेनाइडचे एपिटॅक्सियल स्तर दोन्ही बाजूंनी वाढतात. हे अत्यंत मिश्रित थर उपकरणाच्या कार्यरत भागापासून मेटल इलेक्ट्रोडपर्यंत संक्रमण स्तर म्हणून काम करतात.

गन डायोडमध्ये पारंपारिकपणे दोन्ही बाजूंना ओमिक संपर्कांसह गॅलियम आर्सेनाइडचा थर असतो. गन डायोडच्या सक्रिय भागामध्ये सामान्यतः l = 1-100 μm च्या ऑर्डरची लांबी असते आणि डोनर डोपंट अशुद्धतेची एकाग्रता n = 1014 असते? 1016 सेमी?3. कंडक्शन बँडमधील या सामग्रीमध्ये दोन ऊर्जा मिनीमा आहेत, जे इलेक्ट्रॉनच्या दोन अवस्थांशी संबंधित आहेत - "जड" आणि "प्रकाश". या संदर्भात, वाढत्या विद्युत क्षेत्राच्या सामर्थ्याने, फील्ड एका विशिष्ट स्थानापर्यंत पोहोचेपर्यंत इलेक्ट्रॉनचा सरासरी प्रवाह वेग वाढतो. गंभीर मूल्य, आणि नंतर घटते, संपृक्तता दराकडे झुकते.

अशाप्रकारे, डायोडला गंभीर फील्ड स्ट्रेंथचे उत्पादन आणि डायोडमधील गॅलियम आर्सेनाइड लेयरच्या जाडीपेक्षा जास्त व्होल्टेज लावल्यास, थराच्या जाडीमध्ये व्होल्टेजचे एकसमान वितरण अस्थिर होते. मग, जर एखाद्या पातळ प्रदेशातही फील्ड स्ट्रेंथमध्ये थोडीशी वाढ झाली, तर एनोडच्या जवळ असलेले इलेक्ट्रॉन या प्रदेशातून त्याच्या दिशेने “मागे” जातील आणि कॅथोडवर असलेले इलेक्ट्रॉन परिणामी “पकडण्याचा” प्रयत्न करतील. चार्जेसचा दुहेरी स्तर एनोडकडे सरकतो. हालचाली दरम्यान, या थरातील फील्ड ताकद सतत वाढत जाईल आणि समतोल मूल्यापर्यंत पोहोचेपर्यंत ते कमी होईल. आतील उच्च विद्युत क्षेत्रासह चार्जच्या अशा हलत्या दुहेरी स्तराला मजबूत फील्ड डोमेन म्हणतात आणि ज्या व्होल्टेजवर ते उद्भवते त्याला थ्रेशोल्ड म्हणतात.

डोमेन इनिशिएशनच्या क्षणी, डायोडमधील वर्तमान कमाल आहे. जसजसे डोमेन तयार होते, ते कमी होते आणि निर्मितीच्या शेवटी त्याच्या किमान पातळीवर पोहोचते. एनोडपर्यंत पोहोचल्यावर, डोमेन नष्ट होते आणि वर्तमान पुन्हा वाढते. पण त्याची कमाल पोहोचताच अ नवीन डोमेन. ही प्रक्रिया ज्या वारंवारतेने पुनरावृत्ती होते ती अर्धसंवाहक थराच्या जाडीच्या व्यस्त प्रमाणात असते आणि तिला संक्रमण वारंवारता म्हणतात.

सेमीकंडक्टर यंत्राच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यावर, घसरण विभागाची उपस्थिती त्यात मायक्रोवेव्ह दोलन होण्यासाठी पुरेशी स्थिती नाही, परंतु ते आवश्यक आहे. दोलनांच्या उपस्थितीचा अर्थ असा आहे की सेमीकंडक्टर क्रिस्टलच्या जागेत लहरींच्या गडबडीची अस्थिरता उद्भवते. परंतु अशी अस्थिरता सेमीकंडक्टरच्या पॅरामीटर्सवर अवलंबून असते (डोपिंग प्रोफाइल, आकार, वाहक एकाग्रता इ.).

अंजीर.5. गन डायोडचे I-V वैशिष्ट्य

रेझोनेटरमध्ये गन डायोड ठेवताना, इतर जनरेशन मोड शक्य आहेत, ज्यामध्ये दोलन वारंवारता फ्लाइट फ्रिक्वेंसीपेक्षा कमी आणि जास्त दोन्ही बनवता येते. अशा जनरेटरची कार्यक्षमता तुलनेने जास्त आहे, परंतु जास्तीत जास्त शक्ती 200--300mW पेक्षा जास्त नाही.

गन डायोडचा वापर 10 GHz आणि उच्च (THz) फ्रिक्वेंसी रेंजमध्ये ऑसिलेटर तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. आणि एक रेझोनेटर, जो वेव्हगाइडचे रूप घेऊ शकतो, वारंवारता नियंत्रित करण्यासाठी जोडला जातो. गन डायोडवरील जनरेटरची वारंवारता ही डायोडची कॅपेसिटिव्ह चालकता लक्षात घेऊन मुख्यतः दोलन प्रणालीच्या रेझोनंट फ्रिक्वेंसीद्वारे निर्धारित केली जाते आणि यांत्रिक आणि विस्तृत श्रेणीमध्ये ट्यून केली जाऊ शकते. विद्युत पद्धती. तथापि, गन जनरेटरचे सेवा आयुष्य तुलनेने लहान आहे, जे मजबूत विद्युत क्षेत्रासारख्या घटकांच्या सेमीकंडक्टर क्रिस्टलवर एकाच वेळी होणारा प्रभाव आणि त्यात सोडल्या जाणाऱ्या शक्तीमुळे क्रिस्टलचे जास्त गरम होणे यामुळे होते.

गन डायोड कार्यरत आहेत विविध मोड, वारंवारता श्रेणी 1-100 GHz मध्ये वापरले जातात. सतत मोडमध्ये, गन डायोडवर आधारित वास्तविक जनरेटरची कार्यक्षमता सुमारे 2-4% असते आणि ते प्रदान करू शकतात आउटपुट शक्ती mW च्या युनिट्स पासून W च्या युनिट्स पर्यंत. पण नाडीवर स्विच करताना कार्यक्षमता मोड 2-3 वेळा वाढते. उपयुक्त आउटपुट सिग्नलच्या सामर्थ्यामध्ये काही उच्च हार्मोनिक्स जोडणे शक्य करणाऱ्या विशेष रेझोनंट सिस्टम कार्यक्षमता वाढवतात आणि या मोडला विश्रांती म्हणतात.

अनेक आहेत भिन्न मोड, ज्यापैकी एक गन डायोड जनरेटर पुरवठा व्होल्टेज, तापमान, लोड गुणधर्मांवर अवलंबून कार्य करू शकतो: डोमेन मोड, संकरित मोड, स्पेस चार्जचे मर्यादित संचय आणि नकारात्मक चालकता मोड.

सर्वात सामान्यतः वापरलेला मोड डोमेन मोड आहे, जो दोलन कालावधीच्या महत्त्वपूर्ण भागामध्ये द्विध्रुवीय डोमेनच्या अस्तित्वाद्वारे दर्शविला जातो. डोमेन मोडमध्ये तीन असू शकतात विविध प्रकार: स्पॅन, डोमेनच्या निर्मितीमध्ये विलंब आणि डोमेनच्या दडपशाहीसह, जे लोड प्रतिकार बदलते तेव्हा प्राप्त होते.

गन डायोड्ससाठी, स्पेस चार्ज मर्यादित आणि जमा करण्याचा एक मोड देखील शोधला गेला आणि लागू केला गेला. त्याचे अस्तित्व फ्लाइट फ्रिक्वेन्सीपेक्षा कितीतरी पटीने जास्त फ्रिक्वेन्सीवर मोठ्या व्होल्टेज ॲम्प्लिट्यूड्सवर उद्भवते आणि स्थिर व्होल्टेजडायोडवर, जे थ्रेशोल्ड मूल्यापेक्षा कित्येक पट जास्त आहेत. तथापि, अंमलबजावणीसाठी आवश्यकता आहेत ही व्यवस्था: अतिशय एकसमान डोपिंग प्रोफाइल असलेले डायोड आवश्यक आहेत. नमुन्याच्या लांबीसह विद्युत क्षेत्राचे एकसमान वितरण आणि इलेक्ट्रॉन एकाग्रता याची खात्री केली जाते उच्च गतीडायोडमध्ये व्होल्टेजमध्ये बदल.

एपिटॅक्सियल ग्रोथ पद्धतीचा वापर करून गॅलियम आर्सेनाइड आणि इंडियम फॉस्फाइड InP (170 GHz पर्यंत) सोबत, गॅलियम नायट्राइड (GaN) देखील गन डायोडच्या निर्मितीसाठी वापरला जातो, ज्यावर गन डायोड्समध्ये सर्वाधिक दोलन वारंवारता प्राप्त झाली - 3 THz. गन डायोड आहे कमी पातळीमोठेपणा आवाज आणि कमी ऑपरेटिंग सप्लाय व्होल्टेज (युनिट ते दहापट V पर्यंत).

डायोड्सचे ऑपरेशन रेझोनंट चेंबर्समध्ये होते, जे रेझोनेटिंग कॅपेसिटिव्ह आणि प्रेरक घटकांसह डायलेक्ट्रिक सब्सट्रेट्सवर मायक्रोक्रिकिटच्या स्वरूपात किंवा मायक्रोक्रिकेटसह रेझोनेटर्सच्या संयोजनाच्या स्वरूपात असतात.

3. डायोड्सचे उत्पादन

डायोड उत्पादन तंत्रज्ञान सिलिकॉन आणि जर्मेनियमवर p-hc जंक्शन तयार करण्यासाठी वर वर्णन केलेल्या कोणत्याही पद्धतींवर आधारित असू शकते. तथापि, मेसा तंत्रज्ञानाचा वापर करून, प्रसरणाने सर्वोत्तम प्रवर्धक गुण असलेले उपकरण प्राप्त केले जाते.

गन डायोड्सचे उत्पादन तंत्रज्ञान तुलनेने सोपे आहे. डायोड एकतर एकल क्रिस्टल्सच्या आधारावर किंवा एपिटॅक्सियल GaAs फिल्म्सच्या आधारावर बनवले जातात. डायोड्सच्या निर्मितीसाठी प्लेट्सचे परिमाण त्यांच्या ऑपरेटिंग मोडच्या अटी आणि आवश्यक पॅरामीटर्सच्या आधारावर निवडले जातात.

डायोड्स आणि थायरिस्टर्सच्या पॅरामीटर्स आणि मॅन्युफॅक्चरिंग तंत्रज्ञानासाठी, मजकूर आणि सारण्यांमध्ये खालील संक्षेप वापरले जातात: Si - सिलिकॉन, Qe - जर्मेनियम, GaAs - गॅलियम आर्सेपाइड, CaP - गॅलियम फॉस्फाइट, Si(CO 3) 2 - सिलिकॉन कार्बाइड.

निष्कर्ष

या कामात, आम्ही स्पंदित आणि उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोडच्या ऑपरेटिंग तत्त्वांचे परीक्षण केले. प्रत्येक डायोडचे स्वतःचे मापदंड, वैशिष्ट्ये आणि इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये त्याचा उद्देश असतो. डायोड हा एक इलेक्ट्रॉनिक घटक आहे ज्याची दिशा अवलंबून भिन्न चालकता असते विद्युत प्रवाह. डायोड इलेक्ट्रोडशी जोडलेले आहे सकारात्मक ध्रुवडायोड उघडे असताना वर्तमान स्रोत (म्हणजे, कमी प्रतिकार असतो) म्हणतात एनोड, शी कनेक्ट केलेले नकारात्मक ध्रुव- कॅथोड.

पल्स डायोड मोडमध्ये कार्य करतात इलेक्ट्रॉनिक की. नाडीचा कालावधी फारच कमी असू शकतो, त्यामुळे डायोड एका अवस्थेतून दुस-या स्थितीत खूप लवकर बदलले पाहिजे. स्पंदित डायोड्सचे कार्यप्रदर्शन दर्शविणारे मुख्य पॅरामीटर म्हणजे रिव्हर्स रेझिस्टन्सची पुनर्प्राप्ती वेळ. हे कमी करण्यासाठी, विशेष उपाय वापरले जातात जे बेसमध्ये अल्पसंख्याक शुल्क वाहकांच्या पुनरुत्थानाच्या प्रक्रियेस गती देतात. स्पंदित डायोड्सची आवश्यकता स्कॉटकी बॅरियरवर आधारित डायोडद्वारे चांगल्या प्रकारे पूर्ण केली जाते, ज्यामध्ये इंजेक्शन नसल्यामुळे आणि बेसमध्ये अल्पसंख्याक चार्ज वाहक जमा झाल्यामुळे खूप कमी जडत्व असते.

उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोडचा वापर 600 मेगाहर्ट्झ पर्यंत उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नलच्या रेखीय किंवा नॉनलाइनर रूपांतरणासाठी केला जातो. (मायक्रोवेव्ह डायोड - 12 GHz पर्यंत.) हे डिटेक्टर सर्किट्समध्ये वापरले जाते - हे उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नलचे रेक्टिफायर आहेत.

बॅरियर कॅपेसिटन्स शनि [µF]

f गुलाम [MHz]

आधुनिक आयात केलेले डायोड "पुनर्प्राप्ती वेळ" सारखे वैशिष्ट्य वापरतात. अल्ट्रा-फास्ट डायोड्समध्ये ते 100 एनएसच्या मूल्यांपर्यंत पोहोचते.

संदर्भ

1. अल्फेरोव झेड. // सेमीकंडक्टरचे भौतिकशास्त्र आणि तंत्रज्ञान. 1998. T.32. क्रमांक १. P.3-18.

2. बर्ग ए., डीन पी. LEDs / अनुवाद. इंग्रजीतून द्वारा संपादित ए.ई. युनोविच. एम., 1979.

3. कोगन L. M. सेमीकंडक्टर प्रकाश-उत्सर्जक डायोड. एम., 1983.

4. लोसेव्ह ओ.व्ही. सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञानाच्या उत्पत्तीवर: निवडलेली कामे. एल., 1972.

Allbest.ru वर पोस्ट केले

तत्सम कागदपत्रे

सेमीकंडक्टर डायोडची संकल्पना. डायोडची वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्ये. मोजण्याचे साधन सर्किटची गणना. वापरलेल्या डायोडचे पॅरामीटर्स. सेमीकंडक्टर डायोडचे मूलभूत पॅरामीटर्स, डिव्हाइस आणि डिझाइन. मिश्रधातू आणि पॉइंट डायोडची रचना.

अभ्यासक्रम कार्य, 05/04/2011 जोडले


इलेक्ट्रोव्हॅक्यूम (सेमीकंडक्टर) उपकरणे म्हणून डायोडची संकल्पना. डायोडची रचना, त्याचे मुख्य गुणधर्म. डायोड वर्गीकरण निकष आणि त्यांची वैशिष्ट्ये. डायोडला जोडताना योग्य ध्रुवीयता राखणे इलेक्ट्रिकल सर्किट. डायोड मार्किंग.

सादरीकरण, 10/05/2015 जोडले


डायोड व्होल्टेज आणि प्रतिकार. सेमीकंडक्टर डायोडसाठी वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्याचा अभ्यास. डायोड प्रतिकार विश्लेषण. व्होल्टेज मोजा आणि डायोडद्वारे विद्युत् प्रवाह मोजा. पॅरामेट्रिक स्टॅबिलायझरची लोड वैशिष्ट्ये.

व्यावहारिक कार्य, 10/31/2011 जोडले


डायोडच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांचा अभ्यास, विविध व्होल्टेज मूल्यांवर वैशिष्ट्ये घेणे. डायोडच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांच्या आलेखांचे अंदाजे, पहिल्या आणि द्वितीय अंशांचे कार्य, घातांक. स्त्रोत कोडकार्यक्रम आणि डेटा प्राप्त.

प्रयोगशाळेचे काम, 07/24/2012 जोडले


सेमीकंडक्टर डायोडची क्रिया करण्याची यंत्रणा नॉनलाइनर असते इलेक्ट्रॉनिक उपकरणदोन आउटपुटसह. झेनर डायोडचे ऑपरेशन एक अर्धसंवाहक डायोड आहे, ज्याचे वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य एक क्षेत्र आहे जेथे विद्युत प्रवाह त्याच्या उलट विभागातील व्होल्टेजवर अवलंबून असतो.

सादरीकरण, जोडले 12/13/2011


डायोड संरचनेच्या उलट वर्तमान मूल्याचे निर्धारण. आदर्श आणि वास्तविक संक्रमणांच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांची गणना. डायोड व्होल्टेजवरील विभेदक प्रतिरोध, अडथळा आणि प्रसार कॅपेसिटन्स, डिप्लेशन लेयर जाडी यांचे अवलंबन.

अभ्यासक्रम कार्य, 02/28/2016 जोडले


दिलेल्या फॉरवर्ड करंटवर थेट कनेक्शनसाठी जंक्शनवर व्होल्टेजची गणना. फॉरवर्ड व्होल्टेजवर तापमानाचा प्रभाव. डायरेक्ट करंटला डायोडचा प्रतिकार. डायोडची व्होल्ट-अँपिअर वैशिष्ट्ये. जेनर डायोडवर आधारित व्होल्टेज स्टॅबिलायझरचे पॅरामीटर्स.

चाचणी, 01/14/2014 जोडले


रेखांकन आणि औचित्य विद्युत आकृतीवर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांचे मोजमाप सेमीकंडक्टर उपकरणे. आवश्यक मोजमाप साधने आणि उपकरणांची यादी निश्चित करणे, प्रायोगिक सेटअप एकत्र करणे. अवलंबित्व आलेख तयार करणे.

अभ्यासक्रम कार्य, 11/19/2015 जोडले


मॅन्युफॅक्चरिंग तंत्रज्ञानावर अवलंबून डायोडचे वर्गीकरण: प्लॅनर, पॉइंट, मायक्रोॲलॉय, मेसॅडिफ्यूजन, एपिटॅक्सियल-प्लॅनर. द्वारे डायोडचे प्रकार कार्यात्मक उद्देश. मूलभूत पॅरामीटर्स, स्विचिंग सर्किट्स आणि वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्ये.

अभ्यासक्रम कार्य, 01/22/2015 जोडले


पॅरामीटर्स, गुणधर्म, सेमीकंडक्टर डायोडची वैशिष्ट्ये, थायरिस्टर्स आणि ट्रान्झिस्टर, रेक्टिफायर डायोड्स. ऑपरेशनल एम्पलीफायर, नाडी उपकरणे. अंमलबजावणी संपूर्ण प्रणाली तार्किक कार्येयुनिव्हर्सल लॉजिक चिप्स वापरणे.

उच्च वारंवारता, पल्स डायोड्स, व्हेरीकॅप्स

उच्च वारंवारता डायोड

उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोड हे सार्वत्रिक-उद्देश साधने आहेत. ते 600 MHz पर्यंत वारंवारता श्रेणीतील विद्युत सिग्नलच्या सुधारणे, शोधणे आणि इतर नॉनलाइनर परिवर्तनांसाठी वापरले जाऊ शकतात. उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोड सामान्यतः जर्मेनियम किंवा सिलिकॉनचे बनलेले असतात आणि त्यांची रचना बिंदू असते. पॉइंट जर्मेनियम डायोडची रचना अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. ६.८. डायोडमध्ये क्रिस्टल होल्डरला सोल्डर केलेले जर्मेनियम क्रिस्टल, पातळ टंगस्टन वायरच्या रूपात संपर्क इलेक्ट्रोड आणि काचेच्या फुग्याचा समावेश असतो. क्रिस्टलचे परिमाण 1x1x0.2 मिमी आहेत. वायर आणि जर्मेनियम यांच्यातील संपर्क क्षेत्राची त्रिज्या सहसा 5 - 7 µm पेक्षा जास्त नसते.

प्राप्त करण्यासाठी आर-पीउत्पादन प्रक्रियेदरम्यान जंक्शन डायोड वर्तमान मोल्डिंगच्या अधीन आहे. या उद्देशासाठी, 400 एमए पर्यंतची अल्पकालीन वर्तमान नाडी पुढे दिशेने जाते. मोल्डिंगच्या परिणामी, टीपला लागून अर्धसंवाहकांचा पातळ थर छिद्र चालकता प्राप्त करतो आणि हा थर आणि प्लेटच्या मुख्य वस्तुमानाच्या सीमेवर. आर-पीसंक्रमण हे डायोड डिझाइन लहान कॅपेसिटन्स प्रदान करते आर-पीसंक्रमण (1 pF पेक्षा जास्त नाही), जे डायोडला उच्च फ्रिक्वेन्सीवर प्रभावीपणे वापरण्यास अनुमती देते. तथापि, चालकता प्रकारासह अर्धसंवाहकांच्या भागांमधील लहान संपर्क क्षेत्र nआणि आरपरिसरात पसरू देत नाही आर-पीमहत्त्वपूर्ण शक्तीचे संक्रमण. म्हणून, पॉइंट डायोड हे प्लॅनर डायोडपेक्षा कमी शक्तिशाली असतात आणि उच्च व्होल्टेज आणि प्रवाहांसाठी डिझाइन केलेल्या रेक्टिफायर्समध्ये वापरले जात नाहीत. ते मुख्यतः उच्च फ्रिक्वेन्सीवर कार्यरत रेडिओ रिसीव्हिंग आणि मापन उपकरणांच्या सर्किट्समध्ये तसेच दहा मिलीअँपच्या क्रमाने अनेक दहा व्होल्ट्सपेक्षा जास्त नसलेल्या व्होल्टेजसाठी रेक्टिफायर्समध्ये वापरले जातात.

सर्किटमध्ये उच्च-फ्रिक्वेंसी पॉइंट डायोड्सचा समावेश मूलभूतपणे प्लानर रेक्टिफायर डायोड्सच्या समावेशापेक्षा वेगळा नाही. पॉइंट डायोडचे ऑपरेटिंग तत्त्व समान आहे, एक-मार्ग चालकतेच्या गुणधर्मावर आधारित आर-पीसंक्रमण

पॉइंट डायोडचे विशिष्ट वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. ६.९, ए. पॉइंट डायोडच्या वैशिष्ट्यांची उलट शाखा प्लॅनर डायोडच्या वैशिष्ट्यांच्या संबंधित शाखेपेक्षा लक्षणीय भिन्न असते.

लहान क्षेत्रामुळे p- nसंक्रमण, डायोडचा उलट प्रवाह लहान आहे, संपृक्तता प्रदेश लहान आहे आणि इतका उच्चार नाही. रिव्हर्स व्होल्टेज जसजसे वाढते तसतसे रिव्हर्स करंट जवळजवळ एकसारखे वाढते. प्लॅनर डायोड्सच्या तुलनेत रिव्हर्स करंटच्या परिमाणावर तापमानाचा प्रभाव कमकुवत असतो - 15 - 20°C तापमान वाढीसह उलट प्रवाह दुप्पट होतो (चित्र 6.9, b). चला (विभाग 6.1) ते प्लॅनरमध्ये आठवूया आर-पीसंक्रमण, उलट प्रवाह दर 10 डिग्री सेल्सिअस तापमानात वाढीसह अंदाजे 2 - 2.5 पट वाढतो.

उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोडचे गुणधर्म परिच्छेद 6.1 मध्ये निर्दिष्ट केलेल्या पॅरामीटर्स द्वारे दर्शविले जातात. उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोडच्या गुणधर्मांचे मूल्यांकन करण्यासाठी खालील गोष्टी आवश्यक आहेत:

एकूण क्षमताडायोड सहडी हे दिलेल्या बायस व्होल्टेज आणि वारंवारतेवर डायोड टर्मिनल्स दरम्यान मोजलेले कॅपेसिटन्स आहे.

विभेदक प्रतिकार आर diff - डायोडवरील व्होल्टेजच्या वाढीचे गुणोत्तर आणि त्यास कारणीभूत असलेल्या लहान वर्तमान वाढीचे प्रमाण.

वारंवारता श्रेणी ∆f- मर्यादित वारंवारता मूल्यांमधील फरक ज्यावर डायोडचा सरासरी सुधारित प्रवाह सर्वात कमी वारंवारतेवर त्याच्या मूल्याच्या दिलेल्या अंशापेक्षा कमी नाही.

उच्च-फ्रिक्वेंसी पॉइंट डायोड्सचा वापर डिटेक्शन सर्किट्समध्ये लिमिटर्स, नॉनलाइनर रेझिस्टन्स, स्विचिंग एलिमेंट्स इत्यादी म्हणून केला जाऊ शकतो.

IN अलीकडील वर्षेमेटलच्या सुधारित क्रियेवर आधारित डायोड्स - सेमीकंडक्टर संपर्क - तथाकथित स्कॉटकी डायोड्स. पारंपारिक पॉइंट डायोड्सच्या विपरीत, ज्यामध्ये धातूची सुई दाबून संपर्क तयार केला जातो, स्कॉटकी डायोडमध्ये संपर्क हा धातूचा पातळ चित्रपट असतो (सोने, निकेल, ॲल्युमिनियम, प्लॅटिनम, टंगस्टन, मॉलिब्डेनम, व्हॅनेडियम इ.). वर दर्शविल्याप्रमाणे (विभाग 3.8), मेटल-सेमीकंडक्टर संपर्क वापरणारी उपकरणे बहुसंख्य चार्ज वाहकांवर कार्य करतात, ज्यामुळे त्यांची जडत्व लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकते आणि त्यामुळे कार्यक्षमता वाढू शकते. स्कॉटकी डायोड्सचा लॉक केलेल्या अवस्थेतून खुल्या स्थितीत स्विच करण्याची वेळ आणि उलट स्थिती निर्धारित केली जाते लहान आकारबॅरियर कॅपेसिटन्स, जे सहसा 0.01 pF पेक्षा जास्त नसते.

आधारित diodes तुलनेत Schottky diodes मुख्य फायदा आर-पीसंक्रमणे - थेट संपर्क प्रतिरोधनाची कमी मूल्ये मिळविण्याची शक्यता, कारण या गुणधर्मांमधील धातूचा थर कोणत्याही, अगदी जास्त डोप केलेला अर्धसंवाहक स्तरापेक्षा श्रेष्ठ आहे.

कमी फॉरवर्ड रेझिस्टन्स आणि स्कॉटकी बॅरियरची लहान कॅपॅसिटन्स डायोड्सना अति-उच्च फ्रिक्वेन्सीवर काम करू देते. सामान्य ऑपरेटिंग वारंवारता श्रेणी 5-250 GHz आहे आणि स्विचिंग वेळ 0.1 ns पेक्षा कमी आहे. Schottky डायोड्सचे उलटे प्रवाह लहान आहेत आणि अनेक मायक्रोअँप इतके आहेत. रिव्हर्स व्होल्टेज 10...1000 V च्या रेंजमध्ये असतात.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की स्कॉटकी डायोड तुलनेने अलीकडे (70 च्या दशकाच्या सुरुवातीस) व्यापक झाले आहेत, जरी त्यांचा सिद्धांत 50 वर्षांहून अधिक काळाचा आहे. हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले आहे की अलिकडच्या वर्षांत, सेमीकंडक्टर उपकरणे आणि एकात्मिक सर्किट्सच्या उत्पादन तंत्रज्ञानातील सुधारणांमुळे, आदर्शाच्या जवळ वैशिष्ट्ये आणि पॅरामीटर्ससह स्कॉटकी अडथळे प्राप्त करणे शक्य झाले आहे.

पल्स डायोड्स

पल्स डायोड हे हाय-स्पीड पल्स सर्किट्समध्ये 1 μs किंवा त्यापेक्षा कमी स्विचिंग वेळेसह ऑपरेट करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. अशा लहान ऑपरेटिंग कडधान्यांसह, डायोड चालू आणि बंद करण्याच्या प्रक्रियेची जडत्व लक्षात घेणे आणि बॅरियर कॅपॅसिटन्स कमी करणे आणि प्रदेशातील असंतुलन चार्ज वाहकांचे आयुष्य कमी करण्याच्या उद्देशाने डिझाइन आणि तांत्रिक उपाय करणे आवश्यक आहे. आर-पीसंक्रमण

उत्पादन पद्धतीद्वारे आर-पीसंक्रमण नाडी डायोड विभागले आहेत बिंदू, मिश्र धातु, वेल्डेडआणि प्रसार(मेसा आणि प्लॅनर). या गटांच्या डायोडची रचना अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. ६.१०.

पॉइंट पल्स डायोडची रचना (चित्र 6.10, ए) पारंपारिक उच्च-फ्रिक्वेंसी डायोडच्या डिझाइनपेक्षा व्यावहारिकदृष्ट्या भिन्न नाही. काही प्रकरणांमध्ये, डायोडची वैशिष्ट्ये सुधारण्यासाठी, संपर्क सुईच्या टोकाला अशुद्धता (सामान्यतः इंडियम किंवा ॲल्युमिनियम) लावली जाते, ज्यामुळे जर्मेनियम आणि सिलिकॉनमध्ये स्वीकारकर्ता केंद्रे तयार होतात. n-प्रकार. इलेक्ट्रोफॉर्मिंग प्रक्रियेदरम्यान, सेमीकंडक्टरचा जवळचा संपर्क क्षेत्र मोठ्या प्रमाणात गरम होतो आणि थेट सुईच्या टोकाखाली एक लहान आकाराची सामग्री तयार होते. आर- प्रदेश.

मिश्रधातू डायोड्समध्ये (चित्र 6.10, ब) आर-पइलेक्ट्रोनिकली प्रवाहकीय सेमीकंडक्टरच्या स्फटिकामध्ये स्वीकारकर्ता अशुद्धतेचे अणू असलेल्या मिश्रधातूचा तुकडा फ्यूज करून संक्रमण प्राप्त केले जाते. मूळ सिंगल क्रिस्टल आणि हेवीली डोपड मधील सीमा आर- स्तर प्रतिनिधित्व करते आर-पीसंक्रमण सामान्यतः ही पद्धत सिलिकॉन पल्स डायोड्सच्या निर्मितीमध्ये वापरली जाते. समान जर्मेनियम डायोड तयार करताना, फ्यूजन पद्धतीऐवजी, पल्स वेल्डिंग पद्धत वापरली जाते (चित्र 6.10, व्ही). या प्रकरणात, एक पातळ सोन्याची सुई (गॅलियम ॲडिटीव्हसह) जर्मेनियम क्रिस्टलवर आणली जाते आणि परिणामी संपर्कातून उच्च-मोठेपणाची वर्तमान नाडी दिली जाते, परिणामी सोन्याच्या सुईचा शेवट जर्मेनियममध्ये जोडला जातो.

सर्वात वेगवान स्पंदित डायोड घन सेमीकंडक्टरमध्ये दाता किंवा स्वीकारणाऱ्या अशुद्धतेच्या प्रसाराने तयार केले जातात.

सेमीकंडक्टरच्या विशिष्ट खोलीपर्यंत प्रवेश करणे, विखुरणारे अणू क्रिस्टलच्या या भागाच्या चालकतेचा प्रकार बदलतात, परिणामी आर− nसंक्रमण प्रसार रचना प्राप्त केल्यानंतर, अर्धसंवाहक पृष्ठभागाचे रासायनिक नक्षीकाम केले जाते, त्यानंतर आर− nसंक्रमण फक्त एका लहान क्षेत्रामध्ये संरक्षित केले जाते जे टेबलच्या (मेसा) स्वरूपात उर्वरित पृष्ठभागाच्या वर वाढते. या प्रकारच्या क्रिस्टलला मेसास्ट्रक्चर म्हणतात (चित्र 6.10, जी). क्षमता आर− nमेसाडिओड्सची संक्रमणे कमी आहेत आणि ब्रेकडाउन व्होल्टेज मिश्र धातु किंवा वेल्डेड डायोड्सपेक्षा जास्त आहे. इंटरडिओड्सची स्विचिंग वेळ 10 पीएस पेक्षा जास्त नाही.

प्लॅनर एपिटॅक्सियल तंत्रज्ञानाचा वापर करून मिळवलेले डायोड खूप आशादायक आहेत (चित्र 6.10, ड)त्यांच्या उत्पादनादरम्यान, अर्धसंवाहक (सामान्यत: सिलिकॉन) मध्ये एक अशुद्धता स्थानिक पातळीवर आणली जाते. − SiO 2 च्या संरक्षक ऑक्साईड फिल्ममधील “विंडोज” द्वारे. परिणामी आर− nसंक्रमणे उच्च पॅरामीटर स्थिरता आणि विश्वसनीयता द्वारे दर्शविले जातात.

पल्स डायोड जोडण्यासाठी सर्वात सोपा सर्किट अंजीर मध्ये दर्शविला आहे. ६.११, ए.सकारात्मक ध्रुवीयतेच्या इनपुट पल्सच्या प्रभावाखाली (चित्र 6.11, bडायोडमधून थेट प्रवाह वाहतो, ज्याचे परिमाण नाडी मोठेपणा, लोड प्रतिरोध आणि ओपन डायोडच्या प्रतिकाराने निर्धारित केले जाते. जर डायोडवर रिव्हर्स व्होल्टेज लावला असेल ज्याद्वारे डायरेक्ट करंट वाहतो ज्यामुळे तो ब्लॉक होतो, तर डायोड लगेच बंद होत नाही (चित्र 6.11, व्ही).

तांदूळ. ६.११. कनेक्शन आकृती (a) आणि ऑसिलोग्राम

पल्स डायोडचे इनपुट व्होल्टेज (b) आणि वर्तमान (c)

पहिल्या क्षणी रिव्हर्स करंटमध्ये तीव्र वाढ होते आय 1 डायोडद्वारे आणि फक्त हळूहळू कालांतराने ते कमी होते आणि स्थिर-स्थिती मूल्यापर्यंत पोहोचते आय arr ही घटना कामाच्या वैशिष्ट्यांशी संबंधित आहे आर− nसंक्रमण आणि तथाकथित एक प्रकटीकरण आहे संचय प्रभाव.या प्रभावाचे सार खालीलप्रमाणे आहे. जेव्हा थेट प्रवाह वाहतो आर− nसंक्रमण वाहकांच्या इंजेक्शनद्वारे केले जाते. इंजेक्शनच्या परिणामी, संक्रमणाच्या जवळच्या भागात अल्पसंख्याक गैर-संतुलन वाहकांची एकाग्रता तयार होते, जी प्रदेशातील समतोल अल्पसंख्याक वाहकांच्या एकाग्रतेपेक्षा अनेक पटीने जास्त असते. आर− nसंक्रमण: अल्पसंख्याक वाहकांची एकाग्रता जितकी जास्त असेल तितका उलट प्रवाह जास्त असेल. असंतुलन वाहकांचे आयुष्य मर्यादित आहे − हळूहळू त्यांची एकाग्रता पुनर्संयोजनामुळे आणि त्यातून सुटण्यामुळे कमी होते आर− nसंक्रमण म्हणून, काही काळानंतर (τ अंजीर 6.11 मध्ये, V)असंतुलन अल्पसंख्याक वाहक अदृश्य होतील; उलट प्रवाह सामान्य मूल्यावर पुनर्संचयित केला जाईल आय arr

स्पंदित डायोडचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे त्यांचे क्षणिक प्रतिसाद.रिव्हर्स पोलॅरिटीच्या पल्स व्होल्टेजच्या संपर्कात आल्यावर डायोडचा रिव्हर्स करंट आणि रिव्हर्स रेझिस्टन्स पुनर्संचयित करण्याची प्रक्रिया ते प्रतिबिंबित करते (चित्र 6.11, पहा. व्ही).

पल्स डायोडचे मुख्य पॅरामीटर्स:

उलट प्रतिकार पुनर्प्राप्ती वेळτ मध्ये − दिलेल्या फॉरवर्ड करंटमधून डायोडला दिलेल्या रिव्हर्स व्होल्टेजच्या स्थितीत स्विच केल्यानंतर विद्युत प्रवाह शून्यातून जातो त्या क्षणापासून रिव्हर्स करंट दिलेल्या कमी मूल्यापर्यंत पोहोचेपर्यंत वेळ मध्यांतर.

चार्ज स्विचिंगप्रपीसी− जेव्हा विद्युत् प्रवाहाची दिशा पुढे ते उलटे बदलते तेव्हा जमा झालेल्या शुल्काचा भाग बाह्य सर्किटमध्ये प्रवाहित होतो.

एकूण क्षमता Cडी− दिलेल्या बायस व्होल्टेज आणि फ्रिक्वेंसीवर डायोडच्या लीड्स दरम्यान मोजलेले कॅपेसिटन्स.

पल्स फॉरवर्ड व्होल्टेजयूयेथे − दिलेल्या फॉरवर्ड करंट पल्ससाठी डायोडवरील फॉरवर्ड व्होल्टेजचे शिखर मूल्य.

पल्स फॉरवर्ड करंट आययेथे − येथे फॉरवर्ड करंट पल्सचे शिखर मूल्य निर्दिष्ट कालावधी, कर्तव्य चक्र आणि आकार.

स्पंदित डायोडसाठी, थेट फॉरवर्ड व्होल्टेजचे मूल्य देखील सूचित केले जाते यूजेव्हा गळती होते डीसी आयआणि उलट प्रवाहाचे परिमाण आय arr दिलेल्या रिव्हर्स व्होल्टेज मूल्यावर यू arr मर्यादा मोड कमाल अनुज्ञेय स्थिर रिव्हर्स व्होल्टेजच्या मूल्याद्वारे निर्धारित केले जातात यू arr कमाल, पल्स रिव्हर्स व्होल्टेजचे कमाल अनुज्ञेय मूल्य यूऑब्रे. कमाल , तसेच जास्तीत जास्त परवानगी असलेल्या डायरेक्ट डायरेक्ट करंटची मूल्ये आयउदा. कमाल आणि जास्तीत जास्त अनुज्ञेय स्पंदित फॉरवर्ड करंट आययेथे कमाल

पल्स डायोड्सचा उपयोग पल्स सर्किट्समध्ये विविध उद्देशांसाठी केला जातो, उदाहरणार्थ मध्ये लॉजिक सर्किट्सइलेक्ट्रॉनिक डिजिटल संगणक.

व्हेरीकॅप्स

व्हेरीकॅप्स हे सेमीकंडक्टर डायोड आहेत जे गेट बॅरियर कॅपेसिटन्स वापरतात आर-पीडायोडवर लागू केलेल्या रिव्हर्स व्होल्टेजच्या विशालतेवर अवलंबून संक्रमण. व्हेरीकॅपची रचना अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. ६.१२. ॲल्युमिनियम कॉलम 4 हे व्हॅक्यूममध्ये एका बाजूला सिलिकॉन क्रिस्टल 5 मध्ये वितळले जाते. आर-पीसंक्रमण, आणि दुसरीकडे - एक ओमिक संपर्क प्राप्त करण्यासाठी एक सोने - अँटीमोनी मिश्र धातु 6. ही रचना व्हॅक्यूममध्ये सोन्याचा मुलामा असलेल्या क्रिस्टल होल्डरमध्ये जोडली जाते 7. ॲल्युमिनियम स्तंभाशी एक अंतर्गत टर्मिनल 2 जोडलेले आहे सिलेंडर 3 आणि टर्मिनल 1 सह क्रिस्टल धारक हायड्रोजनमध्ये फ्यूजनद्वारे चालते.

व्हेरीकॅपचे गुणधर्म वापरण्यासाठी, त्यावर रिव्हर्स व्होल्टेज लागू करणे आवश्यक आहे (चित्र 6.13).

म्हणून ओळखले जाते, दरम्यान बाह्य व्होल्टेज नसतानाही p आणि n- क्षेत्रांमध्ये संपर्क संभाव्य फरक (संभाव्य अडथळा) आणि अंतर्गत विद्युत क्षेत्र आहे. डायोडवर रिव्हर्स व्होल्टेज लावल्यास यू arr (चित्र 6.14, ए), नंतर संभाव्य अडथळ्याची उंची दरम्यान p आणि n− क्षेत्र लागू व्होल्टेजच्या प्रमाणात वाढेल (चित्र 6.14, b) मध्ये विद्युत क्षेत्राची ताकद आर-पीसंक्रमण बाह्य रिव्हर्स व्होल्टेज इलेक्ट्रॉनला आतल्या बाजूने खोलवर ढकलते n- क्षेत्रफळ आणि छिद्रे आत जातात p-क्षेत्रे परिणामी, परिसराचा विस्तार होतो आर-पीसंक्रमण आणि अधिक, व्होल्टेज जास्त यू arr (चित्र 6.14 मध्ये, bआणि व्ही).

अशा प्रकारे, रिव्हर्स व्होल्टेजमधील बदल लागू होतो आर-पीसंक्रमण, दरम्यान अडथळा capacitance मध्ये बदल ठरतो p आणि n- प्रदेश. डायोड बॅरियर कॅपेसिटन्स C चे मूल्य सूत्रावरून निर्धारित केले जाऊ शकते

कुठे e- सेमीकंडक्टरचा सापेक्ष डायलेक्ट्रिक स्थिरांक;

S - क्षेत्रफळ आर-पीसंक्रमण d- रुंदी आर-पीसंक्रमण

फॉर्म्युला (6.3) फ्लॅट-प्लेट कॅपेसिटरच्या कॅपेसिटन्सच्या सूत्राप्रमाणेच आहे. तथापि, या सूत्रांची समानता असूनही, बॅरियर कॅपेसिटन्स आणि कॅपेसिटरच्या कॅपेसिटन्समध्ये मूलभूत फरक आहे. पारंपारिक कॅपेसिटरमध्ये, त्याच्या प्लेट्समधील अंतर आणि त्यामुळे त्याची कॅपेसिटन्स, कॅपेसिटरला लागू केलेल्या व्होल्टेजवर अवलंबून नसते. पीएन जंक्शनची रुंदी त्यावर लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या विशालतेवर अवलंबून असते, म्हणून, अडथळा कॅपॅसिटन्स व्होल्टेजवर अवलंबून असते: ब्लॉकिंग व्होल्टेज जसजसे वाढते, पीएन जंक्शनची रुंदी वाढते आणि त्याचा अडथळा कॅपेसिटन्स कमी होतो.

व्हेरीकॅपचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे रिव्हर्स व्होल्टेज (कॅपॅसिटन्स-व्होल्टेज वैशिष्ट्य) वर त्याच्या कॅपेसिटन्सचे अवलंबन. वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्य C = f (यू arr) अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. ६.१५. उद्देशानुसार, व्हेरीकॅप्सची नाममात्र क्षमता अनेक पिकोफॅरॅड्सपासून शेकडो पिकोफॅरॅड्सपर्यंत असू शकते. लागू केलेल्या व्होल्टेजवर व्हेरीकॅप कॅपेसिटन्सचे अवलंबन उत्पादन तंत्रज्ञानाद्वारे निर्धारित केले जाते आर-पीसंक्रमण

व्हेरीकॅप पॅरामीटर्स:

नाममात्र क्षमता सह nom - वर varicap टर्मिनल्स दरम्यान capacitance रेट केलेले व्होल्टेजऑफसेट (सामान्यतः यू CM = 4 V).

कमाल क्षमता C max हे दिलेल्या बायस व्होल्टेजवर व्हेरीकॅपचे कॅपेसिटन्स आहे.

किमान क्षमता C min हे दिलेल्या कमाल बायस व्होल्टेजवर व्हेरीकॅपचे कॅपेसिटन्स आहे.

शरीर रूपरेषा

ओव्हरलॅप गुणांक TO o - संबंध कमाल क्षमताडायोड किमान.

गुणवत्ता घटकप्र- 20 O C तापमानात नाममात्र वारंवारतेवर मोजले जाणारे एकूण नुकसान प्रतिकार करण्यासाठी व्हेरीकॅप अभिक्रियाचे गुणोत्तर.

कमाल परवानगीयोग्य व्होल्टेज यू max हे पर्यायी व्होल्टेजचे कमाल तात्काळ मूल्य आहे, दीर्घकालीन ऑपरेशन दरम्यान दिलेली विश्वासार्हता सुनिश्चित करते.

कॅपेसिटन्स तापमान गुणांक(TKE) – दिलेल्या व्होल्टेजमध्ये कॅपॅसिटन्समधील सापेक्ष बदल आणि यामुळे वातावरणीय तापमानातील परिपूर्ण बदलाचे गुणोत्तर.

कमाल परवानगीयोग्य शक्ती पी max हे व्हेरीकॅपद्वारे विखुरलेल्या शक्तीचे कमाल मूल्य आहे, ज्यावर दीर्घकालीन ऑपरेशन दरम्यान निर्दिष्ट विश्वासार्हता सुनिश्चित केली जाते.

व्हेरीकॅपचा मुख्य उपयोग म्हणजे ऑसीलेटरी सर्किट्सचे इलेक्ट्रॉनिक ट्यूनिंग. अंजीर मध्ये. ६.१६, एओस्किलेटरी सर्किटमध्ये व्हेरीकॅप समाविष्ट करण्याचा एक आकृती दर्शविला आहे. सर्किट इंडक्टन्सद्वारे तयार होते एलआणि व्हेरीकॅप क्षमता सहबी. कपलिंग कॅपेसिटर सह p inductance याची खात्री करण्यासाठी कार्य करते एलमी डीसी व्हेरीकॅप शॉर्ट सर्किट केले नाही. कॅपेसिटर क्षमता सह p व्हेरीकॅप क्षमतेपेक्षा कित्येक पटीने जास्त असावे.

डीसी व्होल्टेज नियंत्रित करा यूउच्च-प्रतिरोधक प्रतिरोधक R1 द्वारे पोटेंशियोमीटर R2 वरून व्हेरीकॅपला पुरवले जाते. सर्किटची पुनर्रचना पोटेंशियोमीटर R2 च्या स्लाइडरला हलवून केली जाते.

या सर्किटमध्ये एक महत्त्वपूर्ण कमतरता आहे - उच्च वारंवारता व्होल्टेज व्हेरीकॅपला प्रभावित करते, त्याचे कॅपेसिटन्स बदलते. यामुळे सर्किट डिट्यूनिंग होते. अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या आकृतीनुसार व्हेरीकॅप्स चालू करणे. ६.१६, b, आपल्याला पर्यायी व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली सर्किट डिट्यूनिंग लक्षणीयरीत्या कमी करण्यास अनुमती देते. येथे varicaps त्यानुसार समाविष्ट आहेत उच्च वारंवारताअनुक्रमे एकमेकांच्या दिशेने. म्हणून, सर्किटवरील व्होल्टेजमधील कोणत्याही बदलासह, एका व्हेरीकॅपची क्षमता वाढते आणि दुसरी कमी होते. स्थिर व्होल्टेजसाठी, व्हेरीकॅप्स समांतर जोडलेले आहेत.

पल्स डायोड्समध्ये क्षणिक प्रक्रियेचा अल्प कालावधी असतो आणि ते पल्स सर्किट्समध्ये ऑपरेशनसाठी डिझाइन केलेले असतात. ते रेक्टिफायर डायोडपेक्षा त्यांच्या लहान संक्रमण कॅपेसिटन्समध्ये (पिकोफॅरॅड्सचे अपूर्णांक) आणि डायोडची क्षणिक वैशिष्ट्ये निर्धारित करणाऱ्या अनेक पॅरामीटर्समध्ये भिन्न आहेत. जंक्शन क्षेत्र कमी करून कॅपेसिटन्स कमी करणे साध्य केले जाते, म्हणून त्यांची परवानगीयोग्य उर्जा कमी होते.

स्पंदित डायोडचे मूलभूत मापदंड

1. एकूण क्षमताडायोड (अनेक शेअर्स).

2. जास्तीत जास्त पल्स फॉरवर्ड व्होल्टेज.

3. कमाल परवानगी आवेग प्रवाह.

4. डायोडचा फॉरवर्ड व्होल्टेज स्थापित करण्याची वेळ जाड असते - डायोडवर डायरेक्ट करंट पल्स लागू केल्यापासून फॉरवर्ड व्होल्टेजचे निर्दिष्ट मूल्य गाठेपर्यंत वेळ मध्यांतर - त्याच्या हालचालीच्या गतीवर अवलंबून असते. अल्पसंख्याक शुल्क वाहकांना जंक्शनमधून बेसमध्ये इंजेक्शन दिले जाते, परिणामी त्याच्या प्रतिकार (अपूर्णांक) मध्ये घट दिसून येत नाही - शेअर्स).

5. डायोडच्या रिव्हर्स रेझिस्टन्सची रिकव्हरी वेळ - रिव्हर्स करंट दिलेल्या लहान मूल्यापर्यंत पोहोचेपर्यंत (लागू केलेल्या व्होल्टेजची ध्रुवीयता बदलल्यानंतर) वर्तमान शून्यातून गेल्याच्या क्षणापासून निघून गेलेला वेळ मध्यांतर (ऑर्डरच्या) च्या , फॉरवर्ड व्होल्टेजवर विद्युत प्रवाह कोठे आहे - ns चे अपूर्णांक - mks).

पुनर्प्राप्ती वेळेची उपस्थिती इंजेक्शन दरम्यान डायोडच्या पायामध्ये जमा झालेल्या शुल्कामुळे होते. डायोड बंद करण्यासाठी, हे शुल्क "लिक्विडेटेड" असणे आवश्यक आहे. हे एमिटरमध्ये अल्पसंख्याक चार्ज वाहकांचे पुनर्संयोजन आणि उलट संक्रमणामुळे होते. नंतरचे रिव्हर्स करंटमध्ये वाढ होते. काही काळासाठी व्होल्टेज ध्रुवीयता बदलल्यानंतर, उलट प्रवाह थोडासा बदलतो (चित्र 2.13, a, b) आणि केवळ सर्किटच्या बाह्य प्रतिकाराने मर्यादित आहे. या प्रकरणात, डायोड (एकाग्रता) च्या बेसमध्ये इंजेक्शन दरम्यान जमा झालेल्या अल्पसंख्याक वाहकांचे शुल्क सोडवले जाते ( ठिपके असलेल्या रेषाअंजीर मध्ये. 2.13, c).

तांदूळ. २.१३. डायोडद्वारे विद्युत् प्रवाहात बदल (a) जेव्हा रिव्हर्स व्होल्टेज जोडला जातो (b) आणि पल्स डायोड (c) च्या पायामध्ये अल्पसंख्याक चार्ज वाहकांच्या एकाग्रतेत बदल; चिन्ह Schottky अडथळा डायोड (g); डायोड समतुल्य सर्किट (d): -संक्रमण प्रतिरोध; - हस्तांतरण क्षमता; - बेस आणि एमिटर बॉडीचा ओमिक प्रतिरोध; सी - लीड्सची इंटरइलेक्ट्रोड कॅपेसिटन्स

कालांतराने, संक्रमण सीमेवर अल्पसंख्याक शुल्क वाहकांची एकाग्रता समतोल एक समान असते, परंतु पायाच्या खोलवर अजूनही असंतुलन शुल्क असते. या क्षणापासून, डायोडचा उलट प्रवाह त्याच्या स्थिर मूल्यापर्यंत कमी होतो. त्याचा बदल बेसमध्ये जमा झालेल्या शुल्काच्या संपूर्ण रिसॉर्प्शनच्या क्षणी थांबेल.

हाय-स्पीड पल्स सर्किट्समध्ये, स्कॉटकी डायोड्स मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात, ज्यामध्ये संक्रमण मेटल-सेमिकंडक्टर संपर्काच्या आधारावर केले जाते. हे डायोड बेसमध्ये शुल्क जमा करण्यात आणि विरघळण्यासाठी वेळ घालवत नाहीत; Schottky डायोडचे वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य -जंक्शनवर आधारित डायोडच्या वैशिष्ट्यासारखे आहे. फरक असा आहे की लागू व्होल्टेजच्या 8-10 दशकांच्या आत असलेली पुढे शाखा जवळजवळ आदर्श घातांकीय वक्र दर्शवते आणि उलट प्रवाह लहान आहेत (nA च्या दहापट ते अपूर्णांक). संरचनात्मकदृष्ट्या, स्कॉटकी डायोड कमी-प्रतिरोधक सिलिकॉन वेफरच्या स्वरूपात तयार केले जातात, ज्यावर समान प्रकारच्या विद्युत चालकतेसह उच्च-प्रतिरोधक एपिटॅक्सियल फिल्म लागू केली जाते. व्हॅक्यूम डिपॉझिशनद्वारे चित्रपटाच्या पृष्ठभागावर धातूचा थर लावला जातो.

Schottky diodes उच्च वर्तमान रेक्टिफायर्स आणि लॉगरिथम उपकरणांमध्ये देखील वापरले जातात.

स्कॉटकी डायोडचे चिन्ह आणि डायोडचे समतुल्य सर्किट अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. २.१३, दि.