Das Prinzip des Betriebs und der Ernennung von Dioden. Was ist der Unterschied zwischen der Pulsdiode vom Richten?

Senden Sie Ihre gute Arbeit in der Wissensbasis ist einfach. Verwenden Sie das untenstehende Formular

gute Arbeit zur Site "\u003e

Studenten, Studenten, junge Wissenschaftler, die die Wissensbasis in ihrem Studium und Arbeiten nutzen, werden Ihnen sehr dankbar sein.

Geschrieben von http://www.allbest.ru/

Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Ukraine

Dnepropetrovsk National University namens Olesya Potter

Fakultät für Physik, Elektronik

und Computersysteme.

Abteilung für Radioelektronik.

Prüfung auf "Solid-State Electronics"

Zum Thema: "Merkmale einer Diode"

Durchgeführt

studentengruppe KM-11-1

MIRONENKOV R.D.

Geprüft

cand. Physische Matte. Wissenschaft, assoziierter Professor der Abteilung für Radioelektronik.

Makarov v.a.

Dnepropetrovsk 2013.

abstrakt

Schlüsselwörter: Impulsdiode, Hochfrequenzdiode, Gann-Diode, Freiachsen-Diodencharakteristik.

Ziel: Untersuchung der Eigenschaften und Prinzipien der Aktion von Impuls und Hochfrequenzdioden

Einführung

1. Pulsiere Diode. Betriebsprinzip

2. Hochfrequenzdiode. Betriebsprinzip

2.1 Diode Ganna.

3. Produktion von Dioden

Fazit

Referenzliste

Einführung

Halbleiter wurden zu einer echten goldenen Wohntechnik, als sie von ihnen lernten, um Strukturen ähnlich einem geschichteten Kuchen zu machen.

Wachsen Sie eine N-Halbleiterschicht auf einer P-Halbleiterplatte, erhalten wir einen zweischichtigen Halbleiter. Die Übergangsschicht wird als PN-Übergang bezeichnet. Wenn jede Hälfte durch den Verbindungsdraht gelötet ist, wird dann die Halbleiterdiode erhalten, die auf den Strom als Ventil wirkt: in einer Richtung, in der es gut überspringt, und vermissen fast nicht.

Wie ergibt sich die Richtlackierschicht? Die Bildung der Schicht beginnt mit der Tatsache, dass in der P-Hälfte mehr Löcher und in der N-halb mehr Elektronen. Die Dichtedifferenz von Ladungsträgern beginnt mit dem Übergang auszugleichen: Löcher dringen in die N-Hälfte, Elektronen in p-Hälfte ein.

Mit einer externen Stromquelle können Sie eine externe Potentialsperre verbessern oder senken. Wenn auf die Diode eine Gleichspannung angelegt wird, dh eine positive Pol zur Verbindung mit der P-Hälfte, dann wird die externe elektrische Kraft anschließend gegen die Doppelschicht wirken, und die Diode leitet den Strom, der mit zunehmender Spannung schnell ansteigt . Wenn Sie die Polarität der Leiter ändern, fällt die Spannung fast auf die Nullmarke ab. Wenn die Diode mit einer Wechselspannungskreislauf verbunden ist, dient er als Gleichrichter, dh am Ausgang wird eine konstante pulsierende Spannung in Richtung einer Richtung (vom Plus bis zum Minus). Um die Amplitude zu glätten, oder wie er als "Spitzenwert" der aktuellen Pulsation genannt wird, werden in der Industrie häufig parallel zu den Dude-Kondensator-Gleichrichtergeräten hinzugefügt. Beispielsweise werden Gleichrichter für die richtige Arbeit benötigt. haushaltsgeräte (Weil fast alle elektrischen Geräte konstante Spannung konsumieren. Dies sind Fernseher, Funkempfänger, Videorecorder usw.). Es werden auch Halbleiterdioden benötigt, um Video, Radio, Fotos und andere Signale an frequenz-elektrische Signale zu entschlüsseln. Mit dieser Eigenschaft von Halbleiter schauen wir fern oder hören dem Radio zu.

Es gibt auch ungewöhnliche Halbleiterdioden, dies sind LEDs und Fotodioden. Fotodioden überspringen den Strom nur, wenn sie ihren Lichtkörper treffen. Und die LEDs, wenn Sie durch den Strom passieren, beginnen Sie mit dem Glühen. Die Farbe der Leuchtkraft der LED hängt davon ab, welche Art von Sorte sie gehört.

Halbleiterdioden sind je nach Leistung, Betriebsfrequenzband, Spannung und Betriebsfrequenzbereich in Gruppen unterteilt. Sowohl Dioden als auch Transistoren verfügen über ein einzigartiges Eigentum. Wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich der Innenwiderstand und somit ändert sich auch die Größe der geradlinigen Stromspannung auch in einer großen oder kleineren Seite. Licht- und Fotodioden werden als Sensoren und Indikatoren verwendet.

1. Gepulste Diode. Betriebsprinzip

Dies sind gewöhnliche Dioden mit normalem WAH, jedoch im Schaltmodus. Ihr Bereich ist digitale Schaltungen, deren Elemente entweder in einem offenen Zustand "0" oder in der geschlossenen "1" sind. Daher sind die temporären Parameter der Diode in Interesse an dieser Anwendung: Wie schnell sich der offene Zustand bewegt und umgekehrt. Fig. 1 zeigt eine gepulste Diode, die auf asymmetrischer Kontakt basiert. Wir genehmigen die Bedingung, dass der Emitter n - Leitfähigkeit hat. Dies gibt Grund, das Verhalten und den Strom der Elektronen nur in Betracht zu ziehen. Mit umgekehrter KEINE SYMMETRY betrifft alle der gesagten Löcher.

Abb.1. Pulsdiode.

Betrachten Sie die Prozesse beim Umschalten. Lassen Sie uns eine direkte Spannung angeben - die perfekte Stufe (Abb. 2.a) beginnt zunächst die Bewegung von Elektronen mit der höchsten Energie direkt in der Nähe p-N-ÜbergangDann werden sie an derjenigen beitreten, die sich innerhalb des N befinden. Somit steigt aufgrund des Unterschieds in den Träger-Energien ihre Zahl allmählich an, und der Gleichstrom steigt allmählich an. Dieser Zeitpunkt ist in Abb. 2.b, und für die Schätzung wird der Parameter T-Set eingegeben - die Zeit der Einrichtung eines offenen Zustands. Mit viel Zeit ändert sich der Strom nicht und in dem Bereich "P" des Übergangs sammelt sich der Übergang große Menge Nicht-Kernträger, Elektronen. Es gibt eine Nichtgleichgewichtskonzentration von Trägern in der Kristallfläche.

Lassen Sie uns den Übergang als stark ändernde Umrisspolarität der Spannung einreichen. Die nicht-Gleichgewichts-Elektronen, die sich in der "P" des Gebiets angesammelt haben, beginnen, aus dem elektrischen Feld in der Region "n" abzuleiten. Die Konzentration von ihnen ist groß, so dass der umgekehrte Strom für einiger Zeit groß ist. Diese Stufe des Prozesses ist in Fig. 2 gezeigt. 2.b, wie t 1. Am Ende endet der Ausgangsprozess, der Übergang wird in einem geschlossenen Zustand. Nun gibt es zwei halbleitende Bereiche P und N B und eine dielektrische Schicht zwischen ihnen. Dies ist ein Kondensator, der anfängt, unter der Wirkung der Rückspannung aufzuladen. Der Ladungsstrom nimmt gemäß dem Gesetz der Ausstellung in Abb. 2 ab. Diesmal t 2. Im Allgemeinen ist die Erholungszeit des geschlossenen Zustands gleich T 1 + T 2 \u003d t ext.

Abb.2. Prozesse in einer gepulsten Diode

Normalerweise t rechts \u003e\u003e t est. Um die Parameter der Diode für die Herstellung zu verbessern, werden Materialien mit hoher Trägermobilität (GE) verwendet, der Übergangsbereich wird klein gemacht, die p-i-n-Strukturen werden verwendet. Ein Beispiel für die Verwendung einer gepulsten Diode ist in Fig. 2 gezeigt. Die Spannungsform auf dem Lastwiderstand wiederholt die aktuelle Form in Fig. 3.

Fig. 3. Die Arbeit der Impulsdiode

2. Hochfrequenzdioden. Betriebsprinzip

Die Technik der ultra-hohen Frequenz (für den Betrieb in Zentimeter- und Millimeter-Wellenbereiche) verwendet spezielle Germanium- und Flint-Ultra-Hochfrequenzdioden (Mikrowellendioden). Andere Mikrowellen-Dioden sind in ein Video-Detektor-Video unterteilt, die zum Erkennen von Mikrowellenschwingungen, die zur Verwendung in Microwave-Leistungssteuerungsvorrichtungen, parametrischen, zur Verwendung in parametrischen Mikrowellenverstärkern-Schwingungen bestimmt sind, die zur Verwendung in parametrischen Mikrowellenverstärkern-Schwingungen bestimmt sind, die zur Konvertierung vorgesehen sind. Die Umwandlungsdioden, in denen die Nichtlinearität der Voltamper-Übergangscharakteristik verwendet wird, wird wiederum verwendet:

· Mischen verwendet, um das Mikrowellensignal und das Heterodynsignal in das Zwischenfrequenzsignal umzuwandeln;

· Multiplizieren, um die Frequenz des Mikrowellensignals zu multiplizieren;

· Modulatorisch, um die Amplitude des Mikrowellensignals zu modulieren.

In Mikrowellendioden werden in der Regel verwendete Punktkontakt verwendet. Der Übergang in solchen Dioden ist nicht geformt. Der Richtkontakt wird durch ein einfaches Klemmen an der polierten Oberfläche des Halbleiters durchgeführt, der die Winkte der Metallkontaktfeder ist. Diese Dioden bestehen aus sehr niedrigem Material (die Lebensdauer der Ladungsträger ist klein) und haben einen sehr kleinen Radius des Punktkontakts (2-3 μm), der gute Hochfrequenzeigenschaften liefert. Der Spannungsabbau der Mikrowellendioden ist jedoch sehr niedrig (nur 3-5 V), und die Gleichspannung ist relativ hoch.

Der umgekehrte Strom von ihnen, obwohl klein, beginnt sich jedoch aufgrund des Tunneleffekts von Medien durch den Übergang (Abb. 4) nahezu null zu erhöhen.

Feige. 4. WAH Hochfrequenzdiode

Die Gestaltung der Mikrowellen-Dioden ist üblicherweise dazu eingerichtet, mit Elementen eines Koaxial- oder Wellenleiterwegs mit Messköpfen und anderen Teilen des Mikrowellensystems artikulieren. Im Bereich des Langwelligkeit des Mikrowellenbereichs (3-10 cm) sind die Haupttypen des Gehäuses metallkeramisch oder metallangehobener Kartuschentyp. In dem Wellenbereich von 1-3 cm werden die Abmessungen und die Kapazität dieser Gehäuse inakzeptabel, und der Richtkontakt ist daher in der Koaxialkörper montiert. Im Bereich von Millimeterwellen wird eine Wellenleiterkonstruktion verwendet.

Neben der Wellenlänge, auf der Mikrowellendioden Parameter aufweisen, die durch Normen garantiert sind technische Aufgabe Und die maximal zulässigen Daten, Mikrowellendioden sind auch durch elektrische Parameter gekennzeichnet, die den Hauptwert widerspiegelt. So charakterisiert das Mischen von Mikrowellendioden die Umwandlungsverluste (das Verhältnis der Mikrowellenleistung an dem Eingang an die Leistung der Zwischenfrequenz am Auslass der Diode), Rauschverhältnis (das Verhältnis des Rauschens, der am Auslass der Dioden in eingeht Die Betriebsart zur Leistung des thermischen Rauschens der aktiven Diodenwiderstand), wobei der normalisierte Rauschkoeffizient die generalisierte Empfindlichkeit der Empfangsvorrichtung und den differentiellen Ausgangswiderstand kennzeichnet. In einigen Fällen bestimmt der elektrische Parameter nicht nur die Eigenschaften der Mikrowellendioden selbst, sondern auch die Eigenschaften einer bestimmten Mikrowellenvorrichtung, in der diese Diode installiert ist.

Es sollte berücksichtigt werden, dass die Leistung, mit der der "Burnout" der Diode auftritt, begleitet von irreversiblen Verschlechterung der Voltampearcharakteristiken oder des Zusammenbruchs, ist ziemlich klein. Daher ist es notwendig, alle möglichen unübertroffenen Auswirkungen auszuschließen und die erforderlichen Schutzmaßnahmen sowohl während des Betriebs als auch während der Lagerung der Mikrowellendiode (z. B. nicht ausschließlich der Abgabe durch eine Diode statischer Elektrizität auszuschließen der Bediener; die Speicherung der Diode in der Metallkartusche usw.).

In den Geräten eines Millimeterwellenbereichs (insbesondere integral) werden Avalanche-Span-Dioden weit verbreitet, um leistungsstarke Mikrowellenverstärker aufzubauen und Mikrowellengeneratoren von Gann-Dioden aufzubauen. In diesen Dioden ist das Phänomen der Begrenzung der Mobilität von Elektronen in elektrischen Feldern mit Spannung mit Spannung höher als der kritische, und in ihren Voltampenarcharakteristiken gibt es ein Diagramm mit negativer Differentialwiderstand. Avalanche-Span-Dioden arbeiten in der Avalanche-Wiedergabemodus von Ladungsträgern mit umgekehrter Verschiebung des elektrischen Übergangs. In Gann-Dioden (in der Struktur dieser Geräte gibt es keinen Richtübergang) Die Wirkung von elektrischen Schwingungen in der Platte von Galliumarsenid wird verwendet, wenn eine konstante Spannung darauf angelegt wird, wodurch ein elektrisches Feld mit einer Festigkeit von mehr als 105 V erzeugt wird / m.

Die von der Industrie- und Gann-Generatoren hergestellten Lawinen-Span-Dioden sind für die Ausgangsmikrowellenleistung im kontinuierlichen Modus in mehreren zehn Millivatts ausgelegt. In einem Impulsmodus kann diese Leistung um mehrere Bestellungen erhöht werden. Um die Ausgangsleistung zu erhöhen, werden Avalanche-Span-Dioden und Gann-Generatoren mit einem größeren Elektronenloch-Übergangsbereich und einem größeren Halbleiterfilm benötigt. Gleichzeitig müssen sie nicht nur in der Dicke homogen sein, sondern in der Umgebung.

Die Arbeitsfrequenzen moderner Siliziummikrowellen-Dioden nähern sich bereits der theoretischen Grenze. Um die Frequenzeigenschaften weiterhin zu verbessern, müssen Sie daher ein anderes Material verwenden sowie Halbleitergeräte mit einem anderen Aktionsprinzip entwickeln.

2.1 Diode Ganna.

Diode Gann (erfunden von John Gunn im Jahr 1963) ist der Typ von Halbleiterdioden, die zum Erzeugen und Umwandeln von Schwingungen in den Mikrowellenbereich von 0,1 bis 100 GHz verwendet werden. Im Gegensatz zu anderen Diodenarten basiert der Betriebsprinzip der Gann-Diode auf den Eigenschaften von P-N-Übergängern, d. H. Alle ihre Eigenschaften werden nicht an den Effekten bestimmt, die an der Verbindung von zwei verschiedenen Halbleitern auftreten, und ihre eigenen Eigenschaften des verwendeten Halbleitermaterials.

In der inländischen Literatur wurden Gann-Dioden die Instrumente mit der Masseninstabilität oder mit der Interdolinelektronenübertragung bezeichnet, da die aktiven Eigenschaften der Dioden auf den Übergang von Elektronen aus dem zentralen Energietal in der "Seite" zurückzuführen sind, wo sie bereits sein können gekennzeichnet durch kleine Mobilität und eine große effiziente Masse. In der Fremdliteratur entspricht die Gunn-Diode den Bedingungen des übertragenen Elektronengeräts. Hann Diode Hochfrequenzimpuls

Basierend auf dem Gunn-Effekt werden Generator und Verstärkungsdioden erstellt, die als Pumpengeneratoren in parametrischen Verstärkern, Heterodynnes in supermetrischen Empfängern, Generatoren in Niedergutern und in Messgeräten verwendet werden.

Beim Erstellen von ohmschen Kontakten mit niedrigem Niveau, die für den Betrieb von Gann-Dioden benötigt werden, gibt es zwei Ansätze:

· Der erste ist auf der Suche nach einer akzeptablen Technologie zum Aufbringen solcher Kontakte direkt auf ein hochfester Galliumarsenid.

· Der zweite Ansatz besteht darin, das Generator-Multi-Layer-Design herzustellen. In den Dioden einer solchen Struktur auf einer Schicht eines relativ hochbeständigen Arsenids von Gallium, das dem Arbeitsteil des Generators dient, neigen Epitaxieschichten von zwei Seiten mit einem relativ niedrigem Galliumarsenid mit der elektrischen Leitfähigkeit von N-Typ . Diese Hochlegierungsschichten dienen als Übergangsschichten vom Arbeitsteil der Vorrichtung an den Metallelektroden.

Die GHanna-Diode besteht traditionell aus einer Schicht Galliumarsenid mit ohmschen Kontakten auf beiden Seiten. Der aktive Teil der Gann-Diode ist in der Regel die Länge der Bestellung L \u003d 1-100 μm und die Konzentration der Donor-Spenderverunreinigungen n \u003d 1014? 1016 cm? 3. In diesem Material in der Leitungszone befinden sich zwei Minima-Energie, die zwei Elektronenzustände entsprechen - "schwere" und "Lungen". In dieser Hinsicht erhöht sich mit einer Erhöhung der Spannung des elektrischen Feldes die durchschnittliche Driftgeschwindigkeit der Elektronen auf das Feld eines kritischen Werts und nimmt dann ab, wodurch die Sättigungsgeschwindigkeit anstrebt.

Wenn also eine Spannung an den Kumpel angelegt wird, überschreitet das Produkt des kritischen Hubs des Feldes auf die Dicke des Galliumarsenids in der Diode, wird die gleichmäßige Verteilung der Dicke der Schicht instabil. Dann, auch in dem feinen Bereich einer geringen Erhöhung der Feldstärke, die Elektronen näher an der Anode "Retreat" von diesem Bereich dazu, und die an der Kathode befindlichen Elektronen versuchen, die doppelte Schicht von Gebühren, die sich zur Anode bewegen. Beim Bewegen der Feldstärke in dieser Schicht wird kontinuierlich zunehmen, und draußen ist es abzunehmen, bis er den Gleichgewichtswert erreicht. Eine solche bewegliche Doppelschicht von Ladungen mit elektrischen Hochspannungsfeldern innen empfangen den Namen der Domäne des starken Felds, und die Spannung, an der sie auftritt, ist der Schwellenwert.

Zum Zeitpunkt der Keimbildung der Domäne des Stroms in der Diode maximal. Da die Domäne erzeugt wird, nimmt sie ab und erreicht das Minimum am Ende der Formation. Anode erreichen, wird die Domäne zerstört, und der Strom steigt wieder an. Aber das Maximum ist schwer zu erreichen, wird an der Kathode eine neue Domäne gebildet. Die Frequenz, mit der dieses Verfahren wiederholt wird, ist umgekehrt proportional zur Dicke der Halbleiterschicht und wird als Spannfrequenz bezeichnet.

An der Halbleitervorrichtung ist das Vorhandensein eines fallenden Bereichs keine ausreichende Bedingung für die Entstehung von Mikrowellenschwingungen darin, aber notwendig. Das Vorhandensein von Schwingungen bedeutet, dass im Raum des Halbleiterkristalls eine Instabilität von Wellenstörungen besteht. Eine solche Instabilität hängt jedoch von den Parametern des Halbleiters (Dotierungsprofil, Größe, Trägerkonzentration usw.) ab.

Fig. 5. Wah Diode Ganna.

Bei der Platzierung einer Gann-Diode in den Resonator sind andere Erzeugungsmodi möglich, bei denen die Schwingungsfrequenz sowohl unten als auch über der Spannfrequenz hergestellt werden kann. Die Wirksamkeit eines solchen Generators ist relativ hoch, aber die maximale Leistung überschreitet nicht 200-300mw.

GHANNA-Diode kann verwendet werden, um einen Generator mit einem Frequenzbereich von 10 GHz und über den (THz) zu erstellen. Und der Resonator, der die Form des Wellenleiters annehmen kann, wird hinzugefügt, um die Frequenz zu steuern. Die Frequenz der Generatoren an der Gann-Diode wird in der Hauptresonanzungsfrequenz des Schwingsystems bestimmt, wobei die kapazitive Leitfähigkeit der Diode berücksichtigt wird und innerhalb der breiten Grenzen mechanischer und elektrischer Methoden wieder aufgebaut werden kann. Die Lebensdauer von Ganngeneratoren ist jedoch relativ klein, der mit der gleichzeitigen Wirkung auf den Halbleiterkristall solcher Faktoren verbunden ist, als starkes elektrisches Feld und der Kristallüberhitzung aufgrund von Stromausfall, der sich darin ausgeht.

Gann-Dioden, die in verschiedenen Modi tätig sind, werden im Frequenzbereich von 1-100 GHz verwendet. Im kontinuierlichen Modus haben echte Generatoren auf Gann-Dioden einen Wirkungsgrad von etwa 2-4% und können Ausgangsleistung von MW-Einheiten an Einheiten von W bereitstellen. Im Übergang zum Pulsmodus steigt der Effizienz jedoch um 2-3 Mal. Spezielle Resonanzsysteme, mit denen Sie der Leistung des nützlichen Ausgangssignals einige höhere Oberwellen hinzufügen können, dienen dazu, die Effizienz zu erhöhen, und dieser Modus wird als Entspannung bezeichnet.

Es gibt einige verschiedene ModiIn einem von denen der Generator auf der Gunna-Diode in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung, Temperatur, Lasteigenschaften: Domänenmodus, Hybridmodus, dem begrenzten Akkumulationsmodus und dem negativen Leitfähigkeitsmodus arbeiten kann.

Der am häufigsten verwendete Modus ist der Domänenmodus, für den das Vorhandensein einer Dipol-Domäne während eines erheblichen Teils der Schwingungszeit dadurch gekennzeichnet ist. Der Domänenmodus kann drei haben verschiedene Ansichten.: Span, mit Verzögerung bei der Bildung von Domänen und mit einer Domäneabschreckung, die durch Ändern des Lastwiderstands erhalten wird.

Für Hanna-Dioden wurde auch erfunden und die Einschränkung und Ansammlung der Surround-Ladung wurde durchgeführt. Seine Existenz erfolgt bei Frequenzen bei Frequenzen, mehrmals mehr als die Spannfrequenz und konstante Spannungen Auf der Diode, was mehrmals höher ist als der Schwellenwert. Es gibt jedoch Anforderungen an die Implementierung dieses Regime.: Wir brauchen Dioden mit einem sehr homogenen Dopingprofil. Die homogene Verteilung des elektrischen Feldes und die Konzentration von Elektronen entlang der Länge der Probe ist aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Spannungsänderung an der Diode gewährleistet.

Zusammen mit Glulkarsenid und Phosphid, Indien InP (bis zu 170 GHz) durch Epitaxie-Erweiterungsverfahren, Galliumnitrid (GAN) wird auch zur Herstellung von Ganndioden und der höchsten Häufigkeit von Schwingungen in Ganndioden verwendet - 3 THz wurde erreicht. Ghanna-Diode hat einen geringen Niveau von Amplitudengeräusch und geringer Betriebsspannung (von Einheiten bis zu DOZEN B).

Der Betrieb von Dioden tritt in resonanten Kammern auf, die in Form von Mikroschaltkreisen auf dielektrischen Substraten mit resonant kapazitiven und induktiven Elementen oder in Form einer Kombination von Resonatoren mit Chips in Form einer Kombination von Resonatoren mit Chips sind.

3. Produktion von Dioden.

Die Diodenfertigungstechnologie kann auf einer der Verfahren zum Erhalten von R-GS-Übergängen auf Basis von oben auf Silizium und Deutschland basieren. Das Gerät mit den besten Verstärkungsqualitäten wird jedoch durch eine Diffusionsmethode unter Verwendung der MESA-Technologie erhalten.

GHanna Dioden Fertigungstechnik ist relativ einfach. Dioden werden entweder basierend auf Einzelkristallen hergestellt oder basierend auf GaAs-Epitaxiefilmen. Die Abmessungen der Platten zur Herstellung von Dioden werden basierend auf den Bedingungen des Betriebsmodus und den erforderlichen Parametern ausgewählt.

Gemäß den Parametern und der Technologie von Fertigungsdioden und Thyristoren werden in den Text und Tabellen folgende Abkürzungen angenommen: Si-Silizium, QE - Germanium, GaAs - Gallium ARspeed, SAR - Gallium Phosphit, Si (CO 3) 2 - Siliciumcarbid .

Fazit

In diesem Beitrag haben wir die Prinzipien des Betriebs von Impuls und Hochfrequenzdioden überprüft. Jede der Dioden hat ihre eigenen Parameter, Eigenschaften und ihren Zweck in der elektrischen Kreislauf. Diode - Elektronisches Element mit unterschiedlicher Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Richtung elektrischer Strom. Die Diodenelektrode, die mit dem positiven Pol der Stromquelle verbunden ist, wenn die Diode offen ist (das heißt, es hat einen kleinen Widerstand), der genannt wird anodemit der negativen Pol-Kathode verbunden.

Impulsdioden arbeiten im elektronischen Schlüsselmodus. Die Impulsdauer kann sehr klein sein, sodass die Diode sehr schnell von einem Zustand zum anderen ziehen muss. Der Hauptparameter, der die Geschwindigkeit von Impulsdioden kennzeichnen, ist die umgekehrte Widerstandswiederherstellungszeit. Zum Abnehmen werden spezielle Maßnahmen eingesetzt, was den Prozess der Resorption von Nicht-Core-Ladungsträgern in der Datenbank beschleunigt. Die Anforderungen an die Impulsdioden sind gut befriedigende Dioden, die auf der SCHOTTKY-Barriere basieren, die aufgrund der Fehlen einer Injektion und der Ansammlung von nicht kleiner Ladungsträgern in der Datenbank sehr geringe Trägheit aufnehmen.

Die Hochfrequenzdiode wird für lineare oder nichtlineare Hochfrequenzsignale auf 600 MHz verwendet. (Mikrowellendioden - bis 12 GHz) Es wird in den Diagrammen der Detektoren verwendet - diese sind Gleichrichter von Hochfrequenzsignalen.

· Barrierekapazität SAT [ICF]

· F Sklave [MHz]

In modernen importierten Dioden wird dieses Merkmal als "Erholungszeit" verwendet. In ultraschnellen Dioden erreicht es 100 ns.

Referenzliste

1. Alferes J. I. // Physik und Technik von Halbleiter. 1998. T.32. №1 C.3-18.

2. Berg A., Dean P. LEDs / pro. aus dem Englischen Ed. A.E. Yunovich. M., 1979.

3. Kogan L. M. Halbleiter-Licht emittierende Dioden. M., 1983.

4. Losev O. V. Bei der Herkunft der Halbleitertechniker: ausgewählte Werke. L., 1972.

Posted auf Allbest.ru.

Ähnliche Dokumente

Das Konzept der Halbleiterdiode. Volt-Ampere-Merkmale von Dioden. Berechnung des Diagramms des Messgeräts. Die Parameter der verwendeten Dioden. Die Hauptparameter, das Gerät und das Design von Halbleiterdioden. Gerät von Legierungs- und Punktdioden.

kursarbeit, hinzugefügt 04.05.2011


Das Konzept der Dioden als Elektrokörper (Halbleiter). Gerätediode, seine Haupteigenschaften. Kriterien für die Klassifizierung von Dioden und ihrer Eigenschaften. Einhaltung der richtigen Polarität beim Anschließen der Diode in einen elektrischen Stromkreis. Markierdioden.

präsentation, hinzugefügt 05.10.2015


Stromspannungs- und Diodenwiderstand. Studie der Voltample-Kennlinie für Halbleiterdiode. Analyse der Diodenfestigkeit. Spannungsmessung und Stromrechnung durch eine Diode. Lasteigenschaften des parametrischen Stabilisators.

praktische Arbeit, hinzugefügt 31.10.2011


Die Untersuchung der Voltamper-Eigenschaften von Dioden, Entfernung von Eigenschaften bei unterschiedlichen Spannungswerten. Annäherung an Graphen der Voltamper-Eigenschaften von Dioden, der Funktion des ersten und des zweiten Grades, den Ausstellern. Programm-Quellcode und Daten erhaltenen Daten.

laborarbeit, 24.07.2012 hinzugefügt


Der Wirkungsmechanismus einer Halbleiterdiode ist ein nichtlineares elektronisches Gerät mit zwei Schlussfolgerungen. Die Arbeit der Stabilikation ist eine Halbleiterdiode, deren Voltamper-Kennlinie einen Bereich der aktuellen Abhängigkeit von der Spannung an seinem Rückwärtsabschnitt aufweist.

präsentation, 12/13/2011 hinzugefügt


Bestimmung des Werts der digitalen Struktur der Diodenstruktur. Berechnung der Volt-Ampere-Merkmale der idealen und realen Übergänge. Die Abhängigkeiten der Differentialwiderstand, Barriere- und Diffusionsbehälter, der Dicke der erschöpften Schicht aus der Diodenspannung.

kursarbeit, hinzugefügt 02/28/2016 hinzugefügt


Berechnung der Spannung am Übergang, wenn direkt mit einem bestimmten Gleichstrom eingeschaltet ist. Die Wirkung der Temperatur auf Gleichspannung. Diodenwiderstand dC. Volt-Ampere-Eigenschaften der Diode. Stabilisator-basierte Spannungsstabilisatorparameter.

prüfung, 01.01.2014 hinzugefügt


Erstellung und Begründung elektrischer Stromkreis Messungen der Volt-Ampere-Eigenschaften von Halbleitervorrichtungen. Definition der Liste der erforderlichen Messinstrumente und -geräte, Montage der experimentellen Installation. Bau von Diagrammen von Abhängigkeiten.

kursarbeit, 11/19/2015 hinzugefügt


Klassifizierung von Dioden abhängig von der Fertigungstechnologie: Flugzeug, Punkt, Mikroklingen, Mezadiffusion, Epitaxal-planar. Arten von Dioden im funktionalen Zweck. Hauptparameter, Einschluss- und Volt-Ampere-Merkmalsschemata.

kursarbeit, hinzugefügt 01/22/2015


Parameter, Eigenschaften, Eigenschaften von Halbleiterdioden, Thyristoren und Transistoren, Gleichrichterdioden. Betriebsverstärker, Impulsgeräte. Der Umsatz ganzes System Logikfunktionen mit universellen logischen Chips.

Pulsdiode.Dies ist eine Halbleiterdiode mit einer kleinen Dauer von Transienten und zur Verwendung in den Impulsmodi vorgesehen.

Pulsmodi - Dies sind die Modi, wenn die Dioden nach einem kurzen Zeitraum der Reihenfolge des Mikrosekunden von der Gleichspannung auf das Gegenteil umgeschaltet werden, die Übergangsprozesse spielen eine wichtige Rolle. Der Hauptzweck der Impulsdioden besteht darin, als Pendelelemente zu arbeiten. Die Bedingungen für den Betrieb von Impulsdioden entsprechen normalerweise hohes Level Injektion, d. H. relativ große Direktströme. Infolgedessen werden die Eigenschaften und Parameter der Impulsdioden durch Übergangsprozesse bestimmt.

Einer der ersten wurde das Design einer Punktpulse-Diode entwickelt (Abb. 2.11). Die Punktdiode besteht aus einem in einem Kristallhalter gelöteten deutschen Kristall, einer Kontaktelektrode in Form eines feinen Drahts und eines Glaszylinders. Ein Merkmal von Punktdioden ist ein großer Basiswiderstand, der zu einer Erhöhung der Gleichspannung an der Diode führt.

Aufgrund der Nachteile von Punktdioden sind sie praktisch durch Impulsdioden praktisch komplett verrustet, deren Herstellung auf modernen produktiven und kontrollierten Bildungsmethoden basiert p-n.-Translate (Planartechnik, Epitaxieverlängerung). Das Hauptquellen-Halbleitermaterial ist Silizium und manchmal Galliumarsenid.

Um vorübergehende Prozesse in Siliziumimpulsdioden zu beschleunigen und den Wert der umgekehrten Widerstandszeit dieser Dioden in das ursprüngliche Silizium zu reduzieren, wird ein Gemisch aus Gold eingeführt. Diese Verunreinigung bietet das Erscheinungsbild der Energieniveaus von Rekombinationsfallen in der verbotenen Siliziumzone und einer Abnahme der Lebensdauer von Nicht-Kernträger.

Derzeit haben die meisten Strukturen einen metallkeramischen, metallarmen oder Metallkörper mit Bandfassungen.

Betrachten Sie den Prozess des Umschaltens einer solchen Diode, wenn sie einem rechteckigen Impuls darauf ausgesetzt ist (Abb. 2.12).

Mit Gleichspannung auf dem Abschnitt 0 ... T 1 ist die Injektion von Medien aus dem Emitterbereich auf die Basis und ihre Ansammlung dort. Beim Ändern der Polarität der Spannung in die inverse Zeiten wird der Wert des Rücklaufstroms erheblich erheblich sein, und der Rückwärtswiderstand der Diode verringert sich stark, da sich die nicht-Kernträger in der Datenbank unter der Wirkung der Die geänderte Richtung der elektrischen Feldstärke beginnt sich in Richtung zu bewegen p-n.- Transformation, Bilden eines umgekehrten Stromimpulses. Wenn sie in den Emitterbereich gehen, verringert sich ihre Anzahl ab und nach einiger Zeit wird der umgekehrte Strom einen normalen stationären Wert erreichen, und der Widerstand der Diode in der entgegengesetzten Richtung wird in die normale Größe wiederhergestellt.

Der Prozess der Verringerung der angesammelten Ladung in der Datenbank wird als Resorption bezeichnet, und die Zeit, in der der umgekehrte Strom von dem Maximalwert auf die stetig wechselt, wird als umgekehrte Widerstandsrückgewinnung bezeichnet. Die Wiederherstellungszeit des umgekehrten Widerstands ist einer der wichtigsten Parameter der Pulsdioden. Was es weniger ist, ist die Geschwindigkeit besser. Um die Eigenschaften von gepulsten Dioden zu verbessern, wird der anfängliche Halbleiter mit einer kleinen Lebensdauer der Ladungsträger (für einen intensiveren Rekombinationsprozess in der Datenbank) gewählt, und p-n.-Es machen mit einem kleinen Quadrat, um den Wert des Barriere-Übergangsbehälters zu reduzieren.

Schlussfolgerungen:

1. Pulsdioden arbeiten im elektronischen Schlüsselmodus.

2. Die Impulsdauer kann sehr klein sein, so dass die Diode sehr schnell von einem Zustand zu einem anderen bewegt werden muss.

3. Der Hauptparameter, der die Geschwindigkeit der Impulsdioden kennzeichnen, ist die umgekehrte Widerstandswiederherstellungszeit.

4. Um zu reduzieren, werden besondere Maßnahmen eingesetzt, was den Prozess der Resorption von Nicht-Core-Ladungsträgern in der Datenbank beschleunigt.

5. Die Anforderungen an Impulsdioden, gut zufriedenstellende Dioden, die auf der SCHOTTKY-Barriere basieren, die aufgrund der Fehlen einer Injektion und der Ansammlung von nicht geringfügigen Ladungsträgern in der Datenbank sehr geringe Trägheit aufnehmen.

Eine große Menge an modernem elektronische Geräte Verwenden Sie elektrische Impulse in ihrer Arbeit. Diese können niedrige Stromstromsignale oder aktuelle Impulse sein (was in technischer Hinsicht wesentlicher ist) in den Ketten von Netzteilen und anderen Impulsumformer, Wechselrichtern usw.

Und der Effekt von Impulsen in Wandler ist immer kritisch der Dauer der Sitten und der Rezessionen, die Zeitgrenzen von etwa in derselben Reihenfolge wie vorübergehende Prozesse in elektronischen Komponenten, insbesondere in denselben Dioden, aufweisen. Wenn dadurch in Pulsdiagrammen von Dioden verwendet wird, sollten die transienten Prozesse in den Dioden selbst während ihrer Einbeziehung und Aus (während des Öffnens und Schließens des P-N-Übergangs) berücksichtigt werden.

Grundsätzlich ist es ratsam, in einigen Niederspannungsschemata, um die Schaltzeit der Diodendiode zu senken.

Dioden dieser Technologie unterscheiden sich von herkömmlichen Gleichrichterdioden durch das Vorhandensein eines Metallhalbleiterübergangs, der, obwohl er einen ausgeprägten Gleichrichtereffekt aufweist, aber gleichzeitig eine relativ kleine Durchgangskapazität des Übergangs hat, die Ladung, in der In nicht kritischen Mengen angesammelt und ist so schnell absorbiert, dass die Schema-Schottky-Dioden bei einer ausreichend hohen Frequenz arbeiten können, wenn die Schaltzeit die Reihenfolge der Nanosekundeneinheiten hat.

Andere plus Schottky-Dioden - ein Rückgang der Spannungen auf ihrem Übergang beträgt nur etwa 0,3 Volt. Der Hauptvorteil von SCHOTTKY-Dioden - sie verbringen keine Zeit mit der Anhäufung und Resorption von Gebühren, die Geschwindigkeit hängt hier nur von der Geschwindigkeit des Nachladens eines kleinen Barrierebehälters ab.

Der anfängliche Zweck dieser Komponenten impliziert nicht impliziert in den Impulsmodi. Der Impulsmodus für die Gleichrichterdiode ist daher atypisch, abnormal, daher und vor allem hohe Anforderungen an die Geschwindigkeit von Gleichrichterdioden von Entwicklern, nicht dargestellt.

Rektifikierbare Dioden werden hauptsächlich verwendet, um einen Niederfrequenzwechselstrom auf eine konstante oder pulsierende Wechselstrom umzuwandeln, wobei eine geringe Durchlaufkapazität des PN-Übergangs und der Geschwindigkeit nicht erforderlich ist, oft nur eine große Leitfähigkeit erforderlich ist und dementsprechend eine hohe Beständigkeit gegen einen relativ geringen langer fortlaufender Strom.

Nachträgliche Dioden sind daher mit niedrigem Widerstand im offenen Zustand, dem größeren P-N-Übergangsbereich, die Fähigkeit, große Ströme zu überspringen. Aufgrund des beträchtlichen Übergangsbereichs wird jedoch die Diodenkapazität von mehr - der Reihenfolge von Hunderten von PicoFrades erhalten. Dies ist viel für die Bildgebungsdiode. Zum Vergleich weisen die Schottky-Dioden einen zzglischen Zziger von Zzehnungen auf.

Die Pulsdioden sind also speziell entwickelte Dioden für die Arbeit in den Impulsmodi in Hochfrequenzschaltungen. Ihr hauptsächliches Unterscheidungsmerkmal der Rektifikation von Dioden ist der kurzfristige Übergangsprozesse aufgrund der sehr geringen Kapazität des P-N-Übergangs, der die PICOPHADE-Einheiten erreichen kann und noch weniger sein kann.

Eine Abnahme der Kapazität des P-N-Übergangs in Impulsdioden wird durch Reduzieren des Übergangsbereichs erreicht. Infolgedessen sollte der an dem Körper der Diode abgeleitete Leistung nicht sehr groß sein, der durchschnittliche Strom durch den Übergang eines kleinen Bereichs sollte das Maximum nicht überschreiten zulässige Bedeutungauf die Dokumentation der Diode angegeben.

Häufig werden SCHOTTKY-Dioden als Hochgeschwindigkeitsdioden verwendet, unterscheiden sich jedoch selten in der hohen Umkehrspannung, so dass die Impulsdioden als separate Art von Dioden hervorgehoben werden.

Impulsdioden sollen in Hochgeschwindigkeits-Impulsschemata arbeiten. Basic unterscheidungsmerkmale Pulsdioden sowie Hochfrequenz, ist ein kleiner Bereich p-n.Übergang und kleine Lebensdauer von Nichtgleichgewichtspflegern. Der Hauptparameter der Impulsdioden ist die umgekehrte Wt rez.bestimmt als Zeit, in der die Diode in einen verriegelten Zustand geht, wobei die Polarität der Spannung an der Diode direkt auf das Gegenteil an der Diode ändert. Für Impulsdioden sind die gleichen Parameter, die charakteristisch sind, die für die Richtigkeit von Dioden charakteristisch sind. Das Design und die Technologie der Herstellung von gepulsten Dioden ähneln dem Design und der Technologie der Herstellung herkömmlicher Hochfrequenzdioden. Schottky-Dioden werden häufig in Hochgeschwindigkeits-Impulsschemata verwendet, was normalerweise 20 bis 30 Mikrometer im Durchmesser beträgt, und die Barrierekapazität überschreitet nicht 1 PF. Ein Merkmal von SCHOTTKY-Dioden ist der Mangel an Injektion nicht-kleiner Ladungsträger in einem Halbleiter, so dass der Hauptfaktor, der die Dauer der Transienten-Prozesse beeinflusst, die Reload des einzigen Barrierbehälters ist. Schottky-Dioden können bei Frequenzen bis 15 GHz arbeiten, und die Schaltzeit, die sie etwa 0,1 ns haben.

In gepulsten Diagrammen, die Impulse mit steilen Fronten bilden, werden Dioden mit Ladungsakkumulation (DNZ) verwendet. In diesen Dioden ist die Verunreinigung in der Basis ungleichmäßig verteilt: Die Konzentration ist in der Tiefe der Basis größer und ist weniger als in der Nähe p-n.Übergang, dadurch tritt ein internes elektrisches Feld auf. Dieses Feld verhindert das Eindringen in die Tiefen der Löcher, die an der Gleichspannung von injiziert werden r.- Die Registrierung in der Datenbank, das heißt, bietet ihnen eine Gruppierung in der Nähe der Grenze p-n.Überleitung. Darüber hinaus trägt dieses Feld bei einer Rückwärtsspannung zur Befreiung der Basis von Nicht-Kernträger bei, wodurch abnimmt t rez. Die dehnten Zeiten und die negativen Emissionen des Stromimpulses werden nahezu rechteckig ausgelöst.

Derzeit verbreitet sich weit verbreitete Verwendung als Hochfrequenz- und Impulsdioden-Dioden mit sTIFT -Struktur. In diesen Dioden sind schwerwiegend r. und p. Bereiche werden mit einer weiten Fläche mit eigener Leitfähigkeit getrennt. Das elektrische Feld ist nur in gültig iCH.- Bereiche und es ist fast homogen. Barrierekapazität sTIFT Diode wegen breites iCH.- Die Bereiche sind klein und hängt schwach von der Spannung ab, die an der Diode angewendet wird.

Arbeitsfunktion sTIFT- Die Diode ist wie folgt. Zuerst gibt es mit einer direkten Verschiebung eine Injektion von Elektronen von p.- Registry und Löcher von r.- Registry B. iCH.- Bereich, der zu einer starken Abnahme der direkten Diodenwiderstand führt. Zweitens, aktuelle Träger in iCH-bereiche werden nicht nur durch Diffusion bewegt, sondern auch auf dem Feld driftet, was ihre Geschwindigkeit erhöht und die Übertragung von Stromträger verringert. Beide Faktoren erhöhen den Wert maximale Frequenz. Werke solcher Dioden. Mit umgekehrter Spannung, intensive Extraktion von Medien von iCH.- Bereiche, die zu einer zusätzlichen Erhöhung der Rückwärtswiderstand führen. So für sTIFT Die Dioden sind durch eine große Haltung des umgekehrten Widerstands gekennzeichnet, was ihre guten Impulseigenschaften im Schaltmodus verursacht. Darüber hinaus können solche Dioden einen Impuls ausreichend hohe Kapazität bis zu mehreren zehn KW einschalten.

Da Impulsdioden verwendet werden mesadioden. Ihr Feature ist die Fertigungstechnologie. Bei der Herstellung dieser Dioden bilden das Verfahren der selektiven Ätzform konische Vorsprünge - Tische namens "Mesas". Mit dieser Technologie können Sie empfangen r-p. Übergänge mit einem sehr kleinen Bereich und niedriger Übergangskapazität und dadurch geringe Schaltzeit

Kontaktfeder.

Externe Schlussfolgerungen.

Abb. 1.4. Entwürfe von zwei Arten von gepulsten Dioden

Die bedingte grafische Bezeichnung der gepulsten Diode ist derselbe wie der Gleichrichter, wobei die möglichen Konstruktionen der gepulsten Dioden in Abbildung 1.4 dargestellt sind.

Kontrollfragen

1. Geben Sie die Klassifizierung von Halbleiterdioden an.

2. Wie beeinflusst die Temperatur die Voltampearcharakteristik von Deutschland- und Siliziumgleichrichterdioden?

3. Nennen Sie die Hauptparameter der Richtigkeitsdioden.

4. Was sind die Anforderungen an Hochfrequenz- und Impuldiodioden?

5. Was ist das Merkmal der Arbeit? rUHE IN FRIEDEN Dioden und Dioden mit Ladungsakkumulation (DNZ)?

Pulsdioden.

Dies sind gewöhnliche Dioden mit normalem WAH, jedoch im Schaltmodus. Ihr Bereich ist digitale Schaltungen, deren Elemente entweder in einem offenen Zustand "0" oder in der geschlossenen "1" sind. Daher sind die temporären Parameter der Diode in Interesse an dieser Anwendung: Wie schnell sich der offene Zustand bewegt und umgekehrt. In FIG. Eine gepulste Diode wird auf der Grundlage asymmetrischer Kontakts gezeigt. Wir genehmigen die Bedingung, dass der Emitter n - Leitfähigkeit hat. Dies gibt Grund, das Verhalten und den Strom der Elektronen nur in Betracht zu ziehen. Mit einer umgekehrten Asymmetrie beziehen sich alle auf Löcher.

Betrachten Sie die Prozesse beim Umschalten. Lassen Sie uns eine direkte Spannung angeben - der perfekte Schritt, Reis. aber). Zunächst beginnt die Elektronenbewegung mit der höchsten Energie, die direkt in der Nähe des P-N des Übergangs liegen, dann beitreten sie denjenigen, die sich in N-Bereich befinden. Aufgrund der Unterschiede in den Energien von Trägern steigt somit ihre Zahl allmählich auf und der Gleichstrom steigt allmählich an. Dieser Zeitpunkt ist in Fig. 1 gezeigt. b), und der Twus-Parameter wird eingegeben, um die offene Zustandszeit zu bewerten. Mit viel Zeit ändert sich der Strom nicht in der Region "P", der Übergang sammelt eine große Anzahl von Nicht-Kernträger, Elektronen. Es gibt eine Nichtgleichgewichtskonzentration von Trägern in der Kristallfläche.

Lassen Sie uns den Übergang als stark ändernde Umrisspolarität der Spannung einreichen. Die in der Region "P" angesammelten nicht-Gleichgewichtselektronen, die sich in der Region "P" angesammelt, werden unter der Wirkung des elektrischen Feldes in der Region "N" zurückgezogen. Die Konzentration von ihnen ist groß, so dass der umgekehrte Strom für einiger Zeit groß ist. Diese Phase des Prozesses ist in Fig. 4 gezeigt. b) wie t1. Am Ende endet der Ausgangsprozess, der Übergang wird in einem geschlossenen Zustand. Nun gibt es zwei halbleitende Bereiche P und N B und eine dielektrische Schicht zwischen ihnen. Dies ist ein Kondensator, der anfängt, unter der Wirkung der Rückspannung aufzuladen. Der Ladungsstrom verringert sich durch das Ausführungsgesetz in. b) diesmal t2. Im Allgemeinen ist die Erholungszeit des geschlossenen Zustands gleich T1 + T2 \u003d TVOSST.

Feige. Pulsdiode.

Feige. Prozesse in einer gepulsten Diode.

Normalerweise t Rigg. \u003e\u003e als t est. Um die Parameter der Diode für die Herstellung zu verbessern, werden Materialien mit hoher Trägermobilität (GE) verwendet, der Übergangsbereich wird klein gemacht, die p-i-n-Strukturen werden verwendet. Ein Beispiel für die Verwendung einer gepulsten Diode ist in Fig. 2 gezeigt. Die Spannungsform des Lastwiderstands wiederholt die aktuelle Form in Fig. 1.

Feige. Arbeit einer Impulsdiode