સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ. સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ્સ

બે n- અને p- પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટરના સંપર્કને p-n જંકશન અથવા n-p જંકશન કહેવામાં આવે છે. સેમિકન્ડક્ટર્સ વચ્ચેના સંપર્કના પરિણામે, પ્રસરણ શરૂ થાય છે. કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન છિદ્રો પર જાય છે, અને કેટલાક છિદ્રો ઇલેક્ટ્રોન બાજુ પર જાય છે.

પરિણામે, સેમિકન્ડક્ટર ચાર્જ થાય છે: n-પોઝિટિવ, અને p-નકારાત્મક. સંક્રમણ ઝોનમાં દેખાતા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોની હિલચાલમાં દખલ કરવાનું શરૂ કરે પછી, પ્રસાર બંધ થઈ જશે.

જ્યારે pn જંકશન સાથે જોડાય છે આગળની દિશાતે પોતાના દ્વારા વર્તમાન પસાર કરશે. જો તમે pn જંકશનને વિરુદ્ધ દિશામાં જોડો છો, તો તે વ્યવહારીક રીતે વર્તમાન પસાર કરશે નહીં.

ચાલુ આગામી શેડ્યૂલ pn જંકશનના પ્રત્યક્ષ અને વિપરીત જોડાણોની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવવામાં આવી છે.

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડનું ઉત્પાદન

ઘન રેખા pn જંકશનના ડાયરેક્ટ કનેક્શનની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે, અને ડોટેડ લાઇન રિવર્સ કનેક્શન બતાવે છે.
આલેખ બતાવે છે કે પીએન જંકશન વર્તમાનના સંદર્ભમાં અસમપ્રમાણ છે, કારણ કે આગળની દિશામાં જંકશનનો પ્રતિકાર વિપરીત દિશામાં કરતા ઘણો ઓછો છે.

વિદ્યુત પ્રવાહને સુધારવા માટે pn જંકશનના ગુણધર્મો વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ કરવા માટે, સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ pn જંકશનના આધારે બનાવવામાં આવે છે.

સામાન્ય રીતે, સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ બનાવવા માટે જર્મેનિયમ, સિલિકોન, સેલેનિયમ અને અન્ય સંખ્યાબંધ પદાર્થોનો ઉપયોગ થાય છે. ચાલો n-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટિવિટી સાથે જર્મેનિયમનો ઉપયોગ કરીને pn જંકશન બનાવવાની પ્રક્રિયા પર નજીકથી નજર કરીએ.

આવા સંક્રમણને યાંત્રિક રીતે બે સેમિકન્ડક્ટર સાથે જોડીને પ્રાપ્ત કરી શકાતું નથી વિવિધ પ્રકારોવાહકતા આ અશક્ય છે કારણ કે તે સેમિકન્ડક્ટર્સ વચ્ચે ખૂબ મોટી ગેપ બનાવે છે.

અને આપણને pn જંકશનની જાડાઈ આંતર પરમાણુ અંતરો કરતા વધારે ન હોવી જોઈએ. આને અવગણવા માટે, ઇન્ડિયમ નમૂનાની સપાટીઓમાંથી એકમાં ઓગળવામાં આવે છે.

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ બનાવવા માટે, ઈન્ડિયમ પરમાણુ ધરાવતા પી-ડોપેડ સેમિકન્ડક્ટરને ઊંચા તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે. n-પ્રકારની અશુદ્ધિઓની જોડી ક્રિસ્ટલની સપાટી પર જમા થાય છે. આગળ, પ્રસરણને કારણે, તેઓ સ્ફટિકમાં જ દાખલ થાય છે.

પી-પ્રકારની વાહકતાવાળા સ્ફટિકની સપાટી પર, n-પ્રકારની વાહકતા ધરાવતો પ્રદેશ રચાય છે. નીચેનો આંકડો યોજનાકીય રીતે બતાવે છે કે આ કેવું દેખાય છે.

ક્રિસ્ટલને હવા અને પ્રકાશના સંપર્કમાં આવતા અટકાવવા માટે, તેને સીલબંધ મેટલ કેસમાં મૂકવામાં આવે છે. મૂળભૂત પર વિદ્યુત આકૃતિઓ, ડાયોડ નીચેના વિશિષ્ટ ચિહ્ન દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

સેમિકન્ડક્ટર રેક્ટિફાયર ખૂબ ઊંચી વિશ્વસનીયતા અને લાંબી સેવા જીવન ધરાવે છે. તેમનો મુખ્ય ગેરલાભ એ છે કે તેઓ માત્ર એક નાની તાપમાન શ્રેણીમાં કામ કરી શકે છે: -70 થી 125 ડિગ્રી સુધી.

હાલમાં, ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં જંકશન બનાવવા માટે પદ્ધતિઓના ત્રણ મુખ્ય જૂથોનો ઉપયોગ થાય છે: પ્રસરણ, ગેસ-ફેઝ એપિટેક્સી અને ગેસ-ફેઝ એપિટાક્સી. પ્રવાહી તબક્કો. ફ્યુઝન પદ્ધતિ, જે અગાઉ સેમિકન્ડક્ટર ટેક્નોલોજીમાં ઉપયોગમાં લેવાતી હતી, તે હવે પીસીબી ટેક્નોલોજીમાં ઉપયોગમાં લેવાતી નથી, કારણ કે તે કોતરવામાં આવેલ અને સપાટ ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જંકશન ઉત્પન્ન કરતી નથી અને તેથી તે લેસર ડાયોડના ઉત્પાદન માટે અયોગ્ય છે. તેથી, હવે પીસીજી ડાયોડ્સના ઉત્પાદન માટેની મુખ્ય પદ્ધતિઓ પ્રસરણ અને એપિટાક્સી પદ્ધતિઓ છે.

8.3.1. પ્રસરણ પદ્ધતિ

પ્રસરણનો સિદ્ધાંત એ ધારણા પર આધારિત છે કે પ્રસરણની પ્રક્રિયા દરમિયાન અશુદ્ધ અણુઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી, અને પ્રસરણનો દર તેમની સાંદ્રતા પર આધારિત નથી. આ ધારણાના આધારે, અમે મેળવ્યા મૂળભૂત સમીકરણોપ્રસરણ - ફિકના નિયમો. ફિકનો પ્રથમ કાયદો પ્રસરણ પ્રવાહને એકાગ્રતા ઢાળના પ્રમાણસર પ્રમાણ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે (એક-પરિમાણીય પ્રસાર સાથે ઇસોથર્મલ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ)

વિખરતા અણુઓની સાંદ્રતા ક્યાં છે; x - અંતર સંકલન; પ્રસરણ ગુણાંક.

ફિકનો બીજો કાયદો પ્રસરણનો દર નક્કી કરે છે

આ કાયદાઓના આધારે, અર્ધ-મર્યાદિત નમૂનામાં અશુદ્ધતાની સાંદ્રતાનું વિતરણ શોધવાનું શક્ય છે. જ્યારે કેસ માટે પ્રારંભિક એકાગ્રતાસ્ફટિકના બલ્કમાં શૂન્યની નજીક છે, અને સપાટીની સાંદ્રતા છે અને સતત રહે છે, સમય x પછીની અશુદ્ધતાની સાંદ્રતા x ની ઊંડાઈએ બરાબર છે

જો પ્રસરણ એકમ દીઠ અશુદ્ધતા સાંદ્રતાની જાડાઈ સાથે પાતળા સ્તરમાંથી થાય છે

સપાટી, પછી અશુદ્ધતા વિતરણ સમીકરણ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે

નમૂનામાં અશુદ્ધિઓના વિતરણની સાંદ્રતા રૂપરેખાઓનું નિર્ધારણ કાં તો કિરણોત્સર્ગી ટ્રેસરની પદ્ધતિ દ્વારા અથવા નમૂનાના ત્રાંસી વિભાગ સાથે "પ્રતિરોધકતાના ફેલાવા" ને માપવાની ચકાસણી પદ્ધતિ દ્વારા કરવામાં આવે છે.

તાપમાન પર પ્રસરણ ગુણાંકની અવલંબનનું સ્વરૂપ છે

જો કે, ફિકના કાયદામાંથી વિચલનોને કારણે આ અવલંબન હંમેશા બાઈનરી સેમિકન્ડક્ટર્સમાં જાળવવામાં આવતું નથી, કારણ કે અશુદ્ધતા સંયોજનના ઘટકોમાંથી એક સાથે અથવા સંયોજનના વિયોજન દરમિયાન અસ્થિર ઘટકના બાષ્પીભવનને કારણે રચાયેલી ખાલી જગ્યાઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. કેટલીકવાર, સંયોજનના ઘટકો સાથે અશુદ્ધતાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે, નવા સંયોજનો રચાય છે જે મૂળ દ્વિસંગી સેમિકન્ડક્ટર કરતાં વધુ સ્થિર હોય છે. આ પ્રકારના સંયોજનોમાં, પ્રસરણ III અને V જૂથોના તત્વોની સબલેટીસ સાઇટ્સ સાથે અણુઓની હિલચાલ દ્વારા થાય છે. પ્રસરણની સક્રિયકરણ ઊર્જા સબલેટીસના પ્રકાર પર આધાર રાખે છે જેની ગાંઠો પ્રસરણ થાય છે. જો કે, આ પદ્ધતિ માત્ર એક જ નથી; ઉદાહરણ તરીકે, ઇન્ટરસ્ટિસીસ સાથે અશુદ્ધિઓનું પ્રસાર શક્ય છે. દ્વિસંગી સેમિકન્ડક્ટર્સમાં વિવિધ અશુદ્ધિઓના પ્રસારની સમીક્ષાઓમાં ચર્ચા કરવામાં આવી છે. ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં અશુદ્ધિઓના પ્રસાર અંગેનો ડેટા કોષ્ટકમાં આપવામાં આવ્યો છે. 8.3.

પ્રસરણ પદ્ધતિ દ્વારા જંકશનનું નિર્માણ બંને દાતાઓને -ટાઈપ ગેલિયમ આર્સેનાઈડમાં અને સ્વીકારકોને -પ્રકારની સામગ્રીમાં ફેલાવીને કરી શકાય છે. દાતાઓનું પ્રસરણ ખૂબ જ ધીરે ધીરે થતું હોવાથી, સ્વીકારનારાઓનો પ્રસાર સામાન્ય રીતે હાથ ધરવામાં આવે છે. ઈન્જેક્શનના ઉત્પાદન માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સૌથી સામાન્ય એલોયિંગ અશુદ્ધિઓ સ્વીકારનાર - ઝીંક અને દાતા - ટેલુરિયમ છે. આ ઉદ્યોગ PKG ના ઉત્પાદન માટે બનાવાયેલ ગેલિયમ આર્સેનાઇડ સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સનું ઉત્પાદન કરે છે, જે આની સાંદ્રતા માટે ટેલુરિયમ સાથે ડોપેડ છે.

(સ્કેન જોવા માટે ક્લિક કરો)

સાંદ્રતા, ઉપર બતાવ્યા પ્રમાણે, શ્રેષ્ઠ છે. આ સિંગલ સ્ફટિકોમાંથી કાપવામાં આવેલી પ્લેટોમાં ઈલેક્ટ્રોન-હોલ જંકશન ઝીંક પ્રસરણ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, જે ખૂબ ઊંચા તાપમાને નહીં, કોઈપણ ઈચ્છિત ઊંડાઈએ ઝડપથી જંકશન ઉત્પન્ન કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

પ્રસરણ માટે આવતી ગેલિયમ આર્સેનાઇડ પ્લેટ્સ ખાસ તૈયાર હોવી જોઈએ. સૌ પ્રથમ, એક્સ-રેનો ઉપયોગ કરીને ક્રિસ્ટલમાં ઇન્ડેક્સ (100) સાથેનું પ્લેન ઓળખવામાં આવે છે. પછી ક્રિસ્ટલને આ ક્રિસ્ટલોગ્રાફિક પ્લેનની સમાંતર વેફરમાં કાપવામાં આવે છે. પ્લેનની પસંદગી નીચેની બાબતો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સંયોજનોના સ્ફટિકો (110) પ્લેન સાથે સરળતાથી તૂટી જાય છે. સ્ફાલેરાઇટની ઘન રચનામાં, આ સંયોજનોની લાક્ષણિકતા, ત્યાં ત્રણ વિમાનો છે (110), લંબરૂપ વિમાનો(111), અને બે લંબરૂપ (100). જો (111) પ્લેન પસંદ કરવામાં આવે, તો ત્રિકોણાકાર PKG ડાયોડ્સનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે.

લાક્ષણિક ફેબ્રી-પેરોટ રેઝોનેટર સાથેના ડાયોડ્સ (110) ની સાથે એક સરળ ડબલ ક્લીવેજ દ્વારા (100) પ્લેનની સમાંતર કાપેલી પ્લેટોમાંથી સરળતાથી બનાવવામાં આવે છે. આ રેઝોનેટર પ્લેન ભવિષ્યના જંકશન માટે સખત લંબરૂપ હોવા જોઈએ, કારણ કે ડાયોડના સક્રિય સ્તરની જાડાઈ માત્ર 1-2 માઇક્રોન છે. પરિણામે, રેઝોનેટર પ્લેનનું નજીવું વિચલન સક્રિય પ્રદેશમાંથી રેડિયેશન બહાર નીકળી શકે છે. આ જરૂરિયાતને પરિપૂર્ણ કરવા માટે, પ્લેટની એક બાજુ પ્રસરણ પહેલાં ક્લીવ્ડ પ્લેન પર લંબરૂપ 5 μm ના દાણાના કદ સાથે પાવડર સાથે ગ્રાઉન્ડ કરવામાં આવે છે. પ્લેટની જમીનની સપાટીને પોલિશિંગ પાવડર (પ્રથમ 1 μm અને પછી 0.3 μmના દાણાના કદ સાથે) સાથે કાચ પર મેન્યુઅલી પોલિશ કરવામાં આવે છે. ક્યારેક રાસાયણિક પોલિશિંગનો ઉપયોગ પણ થાય છે.

પોલિશ્ડ ગેલિયમ આર્સેનાઇડ પ્લેટમાં ઝીંકના પ્રસારની પ્રક્રિયા બંધ જથ્થામાં (સીલબંધ એમ્પૂલમાં) અથવા ફ્લો સિસ્ટમમાં હાથ ધરવામાં આવે છે. વધુ વખત, જો કે, બંધ સિસ્ટમનો ઉપયોગ થાય છે. આ કરવા માટે, એમ્પૂલને પહેલા લગભગ mm Hg ના શેષ દબાણમાં બહાર કાઢવામાં આવે છે. કલા. કાં તો એલિમેન્ટલ ઝીંક અથવા તેના સંયોજનો ઝીંકના સ્ત્રોત તરીકે લેવામાં આવે છે તે પછીનું સંયોજન ઘન તબક્કાના ગુણોત્તરનું મિશ્રણ છે

જે પ્રસરણના તાપમાનની સ્થિતિને આધારે પસંદ કરવામાં આવે છે. જો એલિમેન્ટલ ઝિંકનો ઉપયોગ અશુદ્ધતાના સ્ત્રોત તરીકે કરવામાં આવે છે, તો એમ્પૌલમાં એલિમેન્ટલ આર્સેનિક પણ રેશિયોમાં મૂકવામાં આવે છે અથવા નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે, એમ્પૂલમાં આર્સેનિકનું દબાણ હોય છે. મહાન મૂલ્યઆ પ્રક્રિયામાં.

સંક્રમણો રચવા માટે ટેકનોલોજીમાં પ્રસરણ પ્રક્રિયાઓના ત્રણ પ્રકારો છે.

1. વન-સ્ટેપ ઝીંક પ્રસરણપ્લેટમાં આર્સેનિકના વાતાવરણમાં (100) અથવા (111) ઝીંકના તાપમાને હાથ ધરવામાં આવે છે અને પ્રક્રિયાના અંતે ગેસ તબક્કામાં તેમની કુલ સાંદ્રતા હોવી જોઈએ તે ગુણોત્તરમાં આર્સેનિક લોડ થાય છે. એમ્પૂલ પાણીથી ઝડપથી ઠંડુ થાય છે. સંક્રમણની ઇચ્છિત ઊંડાઈના આધારે પ્રક્રિયાની અવધિ પસંદ કરવામાં આવે છે.

આ શરતો હેઠળ ત્રણ-કલાકના પ્રસારના પરિણામે, લગભગ 20 μm ની ઊંડાઈએ સંક્રમણ રચાય છે.

2. આર્સેનિક વાતાવરણમાં ઝીંકનું પ્રસરણ પછી એનેલીંગ.પ્રસરણ પ્રક્રિયા ઉપર વર્ણવેલ જેવી જ છે, પરંતુ પ્રસરણ પ્રક્રિયાના અંતે, પ્લેટને અન્ય એમ્પૂલમાં મૂકવામાં આવે છે, જ્યાં આર્સેનિક પણ એક માત્રામાં મૂકવામાં આવે છે. કલા. અને એનેલીંગ માટે 900 °C ના તાપમાને પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં રાખવામાં આવે તો વળતરવાળા વિસ્તારને વિસ્તૃત કરવામાં, સક્રિય સંક્રમણ સ્તરને સમતળ કરવામાં અને સરળ, અશાર્પ સંક્રમણ બનાવવામાં મદદ મળે છે. શ્રેષ્ઠ શરતોનીચે મુજબ છે: સ્ટેજ I (પ્રસરણ) - તાપમાન ઝીંક સાંદ્રતા ગુણોત્તર સ્ટેજ I સ્ટેજ II (એનિલિંગ) ની અવધિ - તાપમાન 900 અથવા - સ્ટેજ II ની આર્સેનિક સાંદ્રતા સમયગાળો આ શરતો હેઠળ પ્રસારની ઊંડાઈ લગભગ 8 માઇક્રોન છે.

3. ત્રણ તબક્કાના પ્રસાર.ઉપર વર્ણવેલ બે તબક્કાની પ્રસરણ પ્રક્રિયામાં, ત્રીજો તબક્કો ઉમેરવામાં આવે છે - એક સ્તર બનાવવા માટે ઝીંકનું છીછરું પ્રસરણ

એમ્પૂલના પ્રસરણ અને ઠંડકની પ્રક્રિયાના અંતે, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ પ્લેટ દૂર કરવામાં આવે છે અને સંક્રમણને ઓળખવા, તેની ઘટનાની ઊંડાઈ નક્કી કરવા અને તેની લાક્ષણિકતાઓને દૃષ્ટિની રીતે અવલોકન કરવા માટે તેની ધારને ક્લીવ કરવામાં આવે છે: સમાનતા, પહોળાઈ, વગેરે. થી

સંક્રમણને સ્પષ્ટ રીતે દૃશ્યમાન બનાવવા માટે, ચિપને સોલ્યુશનમાં કોતરવામાં આવે છે અથવા સોલ્યુશનની એક ટીપું ચીપ કરેલી સપાટી પર લાગુ કરવામાં આવે છે અને 15 - 30 સેકંડ માટે છોડી દેવામાં આવે છે, ત્યારબાદ પ્લેટને નિસ્યંદિત પાણીથી ધોઈ નાખવામાં આવે છે. કોતરણીવાળી સપાટી પર બે લીટીઓ જોઇ શકાય છે: નીચેની લીટી સંક્રમણ સીમાને વ્યાખ્યાયિત કરે છે, અને ટોચની લીટી એ છે જ્યાં -પ્રકારની સામગ્રીનું અધોગતિ શરૂ થાય છે.

ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં ઝીંકના પ્રસારની પદ્ધતિ.પ્રસરણના પરિણામે ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં ઝીંકની સાંદ્રતાનું વિતરણ વિસંગત છે. નીચેના તાપમાને ઝીંકના પ્રસાર માટે, તેનું વર્ણન ગૌસીયન એરર ફંક્શન દ્વારા કરી શકાય છે, એટલે કે, સમીકરણો (8.4) અને (8.5); આ કિસ્સામાં, પ્રસાર ગુણાંકના મૂલ્યોની ગણતરી કોષ્ટકમાં આપેલા પરિમાણોને ધ્યાનમાં લઈને કરી શકાય છે. 8.3. 800 °C થી વધુ પ્રસરણ તાપમાન માટે, ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં ઝીંકનું વિતરણ આ શાસ્ત્રીય પેટર્નનું પાલન કરતું નથી. લાક્ષણિક ઉદાહરણોઝિંકનું વિસંગત વિતરણ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે.

માટે તાપમાન પર પ્રસરણ માટે 8.13

ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં ઝીંકના પ્રસાર દરમિયાન અસાધારણ ઘટના અસંખ્ય અભ્યાસોનો વિષય છે. નીચેની હકીકતો નોંધવામાં આવી છે.

ચોખા. 8.13. પ્રસરણ તાપમાન અને લગભગ સમયગાળો પર વિવિધ સપાટીની સાંદ્રતા માટે ગેલિયમ આર્સીડ પ્લેટમાં ઝીંક સાંદ્રતા વિતરણની પ્રોફાઇલ

ઉચ્ચ પ્રસરણ તાપમાન પર, ઝીંકનો પ્રસાર ગુણાંક આર્સેનિકની સાંદ્રતા પર ભારપૂર્વક આધાર રાખે છે, અને ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં ઝીંકની દ્રાવ્યતા તીવ્રતાના ત્રણ ક્રમ (1017 થી 1017 સુધી) ખામીઓ, માળખાકીય અપૂર્ણતાઓ અને ડિસસેલોની હાજરીથી પણ વધે છે પ્રસરણ અને સંક્રમણની સપાટતા બગડે છે. ખાસ ધ્યાનઆઇસોકોન્સન્ટ્રેશન શરતો હેઠળ પ્રસરણનો અભ્યાસ કરવા લાયક છે, એટલે કે, નમૂના પર ઝીંક સાંદ્રતા ઢાળની ગેરહાજરીમાં.

ઝિંક પરમાણુ ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં ક્યાં તો ગેલિયમ સાઇટ્સ પર અથવા ઇન્ટરસ્ટિસીસમાં સ્થિત હોઈ શકે છે તેથી, ઝીંકનો ફેલાવો ગેલિયમની ખાલી જગ્યાઓ અને ઇન્ટરસ્ટિસીસ સાથે થઈ શકે છે. આવી ડબલ પ્રસરણ પદ્ધતિ માટે ફિકનો નિયમ સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે

ઇન્ટરસ્ટિસીસ સાથે અને ગેલિયમ અવેજીની પદ્ધતિ અનુસાર ઝીંક પ્રસરણના ગુણાંક ક્યાં અને છે.

અસરકારક પ્રસાર ગુણાંક રજૂ કરીને આ સમીકરણને સરળ બનાવી શકાય છે:

આઇસોકોન્સન્ટ્રેશન પ્રસરણના પરિણામો દર્શાવે છે કે ઉચ્ચ ઝીંક સાંદ્રતા પર, ઇન્ટરસ્ટિસીસ સાથે પ્રસરણ પ્રબળ છે, એટલે કે.

પરિણામે, સમીકરણ (8.4) દ્વારા સમકેન્દ્રીકરણ પ્રસરણનું વર્ણન કરી શકાય છે. ઇન્ટર્સ્ટિશલ ઝિંક અણુઓ અને ગેલિયમ ખાલી જગ્યાઓની સાંદ્રતાના વિશ્લેષણના આધારે આઇસોકોન્સન્ટ્રેશન પ્રસરણ ગુણાંકની ગણતરી કરી શકાય છે. ઝીંકની સાંદ્રતા પર તેની મજબૂત અવલંબન ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 8.14.

ચોખા. 8.14, ઝીંક સાંદ્રતા પર ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં ઝિંકના પ્રસરણ ગુણાંકની અવલંબન.

જો કે, ઊંચા તાપમાને વાસ્તવિક તકનીકી પરિસ્થિતિઓમાં, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ પર ઝીંકની સપાટીની સાંદ્રતા એમ્પૂલમાં ઝીંક વરાળની ઘનતા કરતાં સહેજ વધારે હતી. એમ્પૂલમાં આર્સેનિક દબાણની ગેરહાજરીમાં, નમૂનામાં ઝીંકનું વિતરણ અપ્રિય રીતે વિકૃત હતું, અને

સંક્રમણ અસમાન હતું, ખાસ કરીને ઓછી ઝીંક સાંદ્રતા પર. એમ્પૂલમાં આર્સેનિકની રજૂઆતથી પરિસ્થિતિમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો. ઝિંક સાંદ્રતા પર પ્રસરણ ગુણાંકની અવલંબન નોંધપાત્ર રીતે ઘટી, પ્રસરણ વધુ નિયમિત રીતે આગળ વધ્યું, અને સંક્રમણ સરળ હતું.

એ હકીકત પર ધ્યાન આપવું જોઈએ કે જસતના પ્રસરણમાં વિસંગત ઘટના તાપમાનથી ઉપરના તાપમાને થાય છે જ્યાં ગેલિયમ આર્સેનાઇડનું વિઘટન શરૂ થાય છે તેથી, એમ્પૂલમાં ગેલિયમ આર્સેનાઇડના વિયોજન દબાણ જેટલું જ આર્સેનિક દબાણ બનાવવું આવશ્યક છે. આપેલ તાપમાને. વધુમાં, કારણ કે ઝીંક આર્સેનિક સાથે બે સુસંગત રીતે ગલન સંયોજનો બનાવે છે, તેમની રચના જસત સ્ત્રોત અને ગેલિયમ આર્સેનાઇડની સપાટી પર બંનેની અપેક્ષા રાખી શકાય છે. આ પ્રક્રિયાઓ, તેમજ ગેલિયમ આર્સેનાઇડનું વિયોજન, પ્રવાહી ગેલિયમના પ્રકાશન અને ઝીંક અને ગેલિયમ આર્સેનાઇડના ગેલિયમ સોલ્યુશનની રચના તરફ દોરી શકે છે, જેના પરિણામે સ્થાનિક સપાટીની વિક્ષેપ થાય છે જે પ્રસરણ પ્રોફાઇલ અને સંક્રમણને વધુ વિકૃત કરે છે. આ સપાટીના વિક્ષેપોને દૂર કરવા અને પ્રસરણને સમકેન્દ્રીકરણ શાસનની નજીક લાવવા માટે, ઝીંક ક્યારેક ગેલિયમ આર્સેનાઇડ પર જમા થયેલી ફિલ્મ દ્વારા અથવા ઝીંક સાથે ડોપ કરેલી ફિલ્મ દ્વારા ફેલાય છે.

ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાં ઝીંકના પુનઃઉત્પાદનક્ષમ પ્રસારને પ્રાપ્ત કરવા માટેની શરતો આના દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે વિચારણાનો આધાર તબક્કાના આકૃતિઓગેલિયમ-આર્સેનિક-ઝીંક સંતુલન (ફિગ. 8.15).

જો માત્ર નિરંકુશ જસતનો ઉપયોગ વિસારક તરીકે કરવામાં આવે છે, તો આર્સેનિકને ગેલિયમ આર્સેનાઇડમાંથી ઝિંક સ્ત્રોતમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવશે જ્યાં સુધી બંને સપાટી પર ઝિંક આર્સેનાઇડ્સના સંતુલન તબક્કાઓ રચાય નહીં. સ્વાભાવિક રીતે, આ પ્રવાહી ગેલિયમના પ્રકાશન તરફ દોરી જશે, પ્લેટની સપાટીમાં વિક્ષેપ અને પ્રસરણ આગળની વિકૃતિ તરફ દોરી જશે.

જો સ્ત્રોત ઝીંક અને આર્સેનિક અથવા ઝીંક આર્સેનાઇડ્સ છે, તો પછી બધું ડિફ્યુસન્ટની માત્રા, તેની રચના અને તાપમાન પર આધારિત છે. ઓછી માત્રામાં ડિફ્યુસન્ટ (કેટલાક ampoules) સાથે, કોઈ કન્ડેન્સ્ડ તબક્કો રચાયો નથી - તમામ ઝીંક અને આર્સેનિક વરાળના તબક્કામાં છે. પ્રસરણ અવધિ અને તાપમાનથી સપાટીના સંક્રમણની વિક્ષેપ વ્યક્ત કરવામાં આવે છે

અશુદ્ધિઓની સાંદ્રતા પર ખૂબ આધાર રાખે છે. સેમિકન્ડક્ટર, જેનાં વિદ્યુત ગુણધર્મો અન્યની અશુદ્ધિઓ પર આધાર રાખે છે રાસાયણિક તત્વો, કહેવાય છે અશુદ્ધ સેમિકન્ડક્ટર. અશુદ્ધિઓ બે પ્રકારની છે: દાતા અને સ્વીકારનાર.

દાતાએક એવી અશુદ્ધિ છે જેના પરમાણુ સેમિકન્ડક્ટરને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન આપે છે, અને પરિણામી વિદ્યુત વાહકતા ચળવળ સાથે સંકળાયેલ છે મફત ઇલેક્ટ્રોન, - ઇલેક્ટ્રોનિક. ઇલેક્ટ્રોનિક વાહકતા ધરાવતા સેમિકન્ડક્ટરને ઇલેક્ટ્રોનિક સેમિકન્ડક્ટર કહેવામાં આવે છે અને તે પરંપરાગત રીતે સૂચવવામાં આવે છે લેટિન અક્ષર n એ "નકારાત્મક" શબ્દનો પ્રથમ અક્ષર છે.

ચાલો સેમિકન્ડક્ટરમાં ઇલેક્ટ્રોનિક વાહકતાના નિર્માણની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લઈએ. ચાલો સિલિકોનને મુખ્ય સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી તરીકે લઈએ (સિલિકોન સેમિકન્ડક્ટર સૌથી સામાન્ય છે). સિલિકોન (Si) અણુની બાહ્ય ભ્રમણકક્ષામાં ચાર ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે, જે તેના વિદ્યુત ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે (એટલે ​​​​કે, વોલ્ટેજના પ્રભાવ હેઠળ આગળ વધીને, તેઓ બનાવે છે. વિદ્યુત પ્રવાહ). જ્યારે આર્સેનિક (As) અશુદ્ધતા પરમાણુ સિલિકોનમાં દાખલ થાય છે, જેની બાહ્ય ભ્રમણકક્ષામાં પાંચ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, ત્યારે ચાર ઇલેક્ટ્રોન સિલિકોનના ચાર ઇલેક્ટ્રોન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, રચના કરે છે. સહસંયોજક બંધન, અને આર્સેનિકનું પાંચમું ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત રહે છે. આ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, તે સરળતાથી અણુથી અલગ થઈ જાય છે અને પદાર્થમાં ખસેડવામાં સક્ષમ છે.

સ્વીકારનારએક અશુદ્ધિ છે જેના પરમાણુ યજમાન સેમિકન્ડક્ટરના અણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે. પરિણામી વિદ્યુત વાહકતા, હકારાત્મક શુલ્ક - છિદ્રોની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલ છે, તેને છિદ્ર વાહકતા કહેવામાં આવે છે. છિદ્ર વિદ્યુત વાહકતાવાળા સેમિકન્ડક્ટરને હોલ સેમિકન્ડક્ટર કહેવામાં આવે છે અને પરંપરાગત રીતે લેટિન અક્ષર p દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે - શબ્દ "પોઝિટિવ" નો પ્રથમ અક્ષર.

ચાલો છિદ્ર વાહકતાના નિર્માણની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લઈએ. જ્યારે ઇન્ડિયમ (ઇન) અશુદ્ધતા પરમાણુ સિલિકોનમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, જેની બાહ્ય ભ્રમણકક્ષામાં ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, ત્યારે તેઓ સિલિકોનના ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન સાથે સંચારમાં પ્રવેશ કરે છે, પરંતુ આ જોડાણ અપૂર્ણ હોવાનું બહાર આવ્યું છે: ચોથા સાથે જોડાવા માટે વધુ એક ઇલેક્ટ્રોન ખૂટે છે. સિલિકોનનું ઇલેક્ટ્રોન. અશુદ્ધતા અણુ યજમાન સેમિકન્ડક્ટરના નજીકના એક અણુમાંથી ગુમ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે, જે પછી તે ચારેય પડોશી અણુઓ સાથે સંકળાયેલું બને છે. ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરવાને કારણે, તે વધુ પડતું મેળવે છે નકારાત્મક ચાર્જ, એટલે કે, માં ફેરવે છે નકારાત્મક આયન. તે જ સમયે, સેમિકન્ડક્ટર અણુ જેમાંથી ચોથો ઇલેક્ટ્રોન અશુદ્ધ અણુમાં ગયો છે તે માત્ર ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા પડોશી અણુઓ સાથે જોડાયેલ હોવાનું બહાર આવ્યું છે. આમ એક અતિરેક છે હકારાત્મક ચાર્જઅને ખાલી જોડાણ દેખાય છે, એટલે કે છિદ્ર.

એક મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મોસેમિકન્ડક્ટર એ છે કે જો ત્યાં છિદ્રો હોય, તો તેમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ન હોય તો પણ તેમાંથી પ્રવાહ પસાર થઈ શકે છે. આ એક સેમિકન્ડક્ટર અણુમાંથી બીજામાં જવા માટે છિદ્રોની ક્ષમતા દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.

સેમિકન્ડક્ટરમાં "છિદ્રો" ની હિલચાલ

સેમિકન્ડક્ટરના ભાગમાં દાતાની અશુદ્ધિ અને બીજા ભાગમાં સ્વીકારનારની અશુદ્ધિ દાખલ કરીને, તેમાં ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્ર વાહકતા ધરાવતા પ્રદેશો મેળવવાનું શક્ય છે. ઇલેક્ટ્રોનિક અને છિદ્ર વાહકતાના પ્રદેશોની સીમા પર, કહેવાતા ઇલેક્ટ્રોન-હોલ સંક્રમણ રચાય છે.

P-N જંકશન

ચાલો જ્યારે કરંટ પસાર થાય ત્યારે થતી પ્રક્રિયાઓને ધ્યાનમાં લઈએ ઇલેક્ટ્રોન-હોલ સંક્રમણ. ડાબું સ્તર, n લેબલ થયેલ છે, ધરાવે છે ઇલેક્ટ્રોનિક વાહકતા. તેમાંનો પ્રવાહ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલો છે, જે પરંપરાગત રીતે ઓછા ચિહ્નવાળા વર્તુળો દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. જમણી સ્તર, નિયુક્ત p, છિદ્ર વાહકતા ધરાવે છે. આ સ્તરમાંનો પ્રવાહ છિદ્રોની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલ છે, જે આકૃતિમાં "પ્લસ" સાથે વર્તુળો દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

ડાયરેક્ટ વહન મોડમાં ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોની હિલચાલ

વિપરીત વહન મોડમાં ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોની હિલચાલ.

જ્યારે સેમિકન્ડક્ટરના સંપર્કમાં આવે છે વિવિધ પ્રકારોવહન ઇલેક્ટ્રોન કારણે પ્રસરણ p-પ્રદેશ તરફ જવાનું શરૂ કરશે, અને છિદ્રો - n-પ્રદેશ તરફ, જેના પરિણામે સીમા સ્તર n-પ્રદેશ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવે છે, અને p-પ્રદેશની સીમા સ્તર નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવે છે. પ્રદેશો વચ્ચે વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉદભવે છે, જે મુખ્ય વર્તમાન વાહકો માટે અવરોધ તરીકે કામ કરે છે, જેના કારણે p-n જંકશનઓછી ચાર્જ સાંદ્રતા સાથેનો વિસ્તાર રચાય છે. pn જંકશનમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને સંભવિત અવરોધ કહેવામાં આવે છે, અને pn જંકશનને અવરોધિત સ્તર કહેવામાં આવે છે. જો બાહ્ય દિશા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રવિરુદ્ધ દિશામાં p-n ક્ષેત્રોસંક્રમણ ("+" p-પ્રદેશ પર, "-" n-પ્રદેશ પર), પછી સંભવિત અવરોધ ઘટે છે, p-n જંકશનમાં શુલ્કની સાંદ્રતા વધે છે, પહોળાઈ અને પરિણામે, જંકશનનો પ્રતિકાર ઘટે છે. જ્યારે સ્ત્રોતની ધ્રુવીયતા બદલાય છે, ત્યારે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર pn જંકશનના ક્ષેત્રની દિશા સાથે એકરુપ થાય છે, જંકશનની પહોળાઈ અને પ્રતિકાર વધે છે. તેથી, pn જંકશન ગેટ ગુણધર્મો ધરાવે છે.

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ

ડાયોડએક અથવા વધુ p-n જંકશન અને બે ટર્મિનલ સાથેનું ઇલેક્ટ્રિકલ કન્વર્ટિંગ સેમિકન્ડક્ટર ડિવાઇસ કહેવાય છે. મુખ્ય હેતુ અને p-n જંકશનમાં વપરાતી ઘટનાના આધારે, ત્યાં ઘણા મુખ્ય છે કાર્યાત્મક પ્રકારોસેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ્સ: રેક્ટિફાયર, ઉચ્ચ-આવર્તન, પલ્સ, ટનલ, ઝેનર ડાયોડ્સ, વેરિકેપ્સ.

મૂળભૂત સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડની લાક્ષણિકતાઓવર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા (VAC) છે. દરેક પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ માટે, વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા તેનું પોતાનું સ્વરૂપ ધરાવે છે, પરંતુ તે બધા પ્લાનર રેક્ટિફાયર ડાયોડની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા પર આધારિત છે, જેનું સ્વરૂપ છે:

ડાયોડની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા (CVC): 1 - સીધી વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા; 2 - વિપરીત વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા; 3 - ભંગાણ વિસ્તાર; 4 - પ્રત્યક્ષ વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાના રેક્ટિલિનિયર અંદાજ; ઉપર-થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ; rdin - ગતિશીલ પ્રતિકાર; અપ્રોબ - બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ

માટે Y-અક્ષ સ્કેલ નકારાત્મક મૂલ્યોપસંદ કરેલા પ્રવાહો સકારાત્મક કરતા ઘણા ગણા મોટા હોય છે.

ડાયોડની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓ શૂન્યમાંથી પસાર થાય છે, પરંતુ પૂરતો નોંધપાત્ર પ્રવાહ ત્યારે જ દેખાય છે જ્યારે થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ(યુ પોર), જે જર્મેનિયમ ડાયોડ્સ માટે 0.1 - 0.2 V બરાબર છે, અને સિલિકોન ડાયોડ્સ માટે 0.5 - 0.6 V છે. ડાયોડ પર નકારાત્મક વોલ્ટેજ મૂલ્યોના ક્ષેત્રમાં, પહેલાથી જ પ્રમાણમાં ઓછા વોલ્ટેજ પર ( ઉભો થાય છે વિપરીત પ્રવાહ(હું એઆરઆર.). આ પ્રવાહ લઘુમતી વાહકો દ્વારા બનાવવામાં આવે છે: p-પ્રદેશના ઇલેક્ટ્રોન અને n-પ્રદેશના છિદ્રો, જેનું એક પ્રદેશથી બીજા પ્રદેશમાં સંક્રમણ ઇન્ટરફેસની નજીકના સંભવિત અવરોધ દ્વારા કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ રિવર્સ વોલ્ટેજ વધે છે તેમ તેમ વર્તમાનમાં વધારો થતો નથી, કારણ કે એકમ સમય દીઠ સંક્રમણ સીમા પર દેખાતા લઘુમતી વાહકોની સંખ્યા બાહ્ય રીતે લાગુ કરાયેલા વોલ્ટેજ પર આધારિત નથી, સિવાય કે તે ખૂબ વધારે હોય. સિલિકોન ડાયોડ્સ માટે રિવર્સ કરંટ એ જર્મેનિયમ ડાયોડ્સ કરતા ઘણા ઓછા મેગ્નિટ્યુડનો ઓર્ડર છે. થી રિવર્સ વોલ્ટેજમાં વધુ વધારો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ(યુ નમૂનાઓ) એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે વેલેન્સ બેન્ડમાંથી ઇલેક્ટ્રોન વહન બેન્ડ તરફ જાય છે, અને એ ઝેનર અસર. આ કિસ્સામાં, વિપરીત પ્રવાહ તીવ્રપણે વધે છે, જે ડાયોડને ગરમ કરવા માટેનું કારણ બને છે અને વર્તમાનમાં વધુ વધારો થર્મલ બ્રેકડાઉન અને p-n જંકશનના વિનાશ તરફ દોરી જાય છે.

ડાયોડ્સના મુખ્ય વિદ્યુત પરિમાણોનું હોદ્દો અને નિર્ધારણ

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ હોદ્દો

અગાઉ કહ્યું તેમ, ડાયોડ એક દિશામાં પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે (એટલે ​​​​કે, તે આદર્શ રીતે માત્ર નીચા પ્રતિકાર સાથેનું વાહક છે), બીજી દિશામાં તે કરતું નથી (એટલે ​​​​કે, તે ખૂબ ઊંચા પ્રતિકાર સાથે વાહકમાં ફેરવાય છે), એક શબ્દમાં , તેની પાસે છે એક-માર્ગી વાહકતા. તદનુસાર, તેના માત્ર બે તારણો છે. લેમ્પ ટેક્નૉલૉજીના સમયથી રિવાજ બની ગયો છે, તેમને કહેવામાં આવે છે એનોડ(સકારાત્મક આઉટપુટ) અને કેથોડ(નકારાત્મક).

બધા સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડને બે જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: રેક્ટિફાયર અને વિશેષ. રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સ, નામ સૂચવે છે તેમ, સીધા કરવા માટે બનાવાયેલ છે એસી. વૈકલ્પિક વોલ્ટેજની આવર્તન અને આકારના આધારે, તેઓ ઉચ્ચ-આવર્તન, ઓછી-આવર્તન અને સ્પંદિતમાં વિભાજિત થાય છે. ખાસવપરાયેલ સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડના પ્રકાર વિવિધ ગુણધર્મો p-n જંકશન; ભંગાણની ઘટના, અવરોધ કેપેસીટન્સ, નકારાત્મક પ્રતિકાર ધરાવતા વિસ્તારોની હાજરી, વગેરે.

રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સ

માળખાકીય રીતે, રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સ પ્લાનર અને પોઈન્ટ ડાયોડમાં વિભાજિત થાય છે, અને ઉત્પાદન તકનીક અનુસાર એલોય, પ્રસરણ અને એપિટેક્સિયલમાં. પ્લાનર ડાયોડ્સનો આભાર વિશાળ વિસ્તાર pn જંકશનનો ઉપયોગ સુધારણા માટે થાય છે ઉચ્ચ પ્રવાહો. પોઇન્ટ ડાયોડ્સમાં એક નાનો જંકશન વિસ્તાર હોય છે અને તે મુજબ, સુધારણા માટે રચાયેલ છે નીચા પ્રવાહો. હિમપ્રપાત બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજને વધારવા માટે, રેક્ટિફાયર કૉલમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં શ્રેણીમાં જોડાયેલા ડાયોડ્સની શ્રેણીનો સમાવેશ થાય છે.

હાઇ પાવર રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સ કહેવામાં આવે છે બળ દ્વારા. આવા ડાયોડ માટેની સામગ્રી સામાન્ય રીતે સિલિકોન અથવા ગેલિયમ આર્સેનાઇડ હોય છે. સિલિકોન એલોય ડાયોડનો ઉપયોગ 5 kHz સુધીની આવર્તન સાથે વૈકલ્પિક પ્રવાહને સુધારવા માટે થાય છે. સિલિકોન ડિફ્યુઝન ડાયોડ્સ 100 kHz સુધીની ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર કામ કરી શકે છે. મેટલ સબસ્ટ્રેટ (સ્કોટકી અવરોધ સાથે) સિલિકોન એપિટેક્સિયલ ડાયોડ્સ 500 kHz સુધીની ફ્રીક્વન્સીઝ પર વાપરી શકાય છે. ગેલિયમ આર્સેનાઇડ ડાયોડ્સ ઘણા મેગાહર્ટઝ સુધીની આવર્તન શ્રેણીમાં કાર્ય કરવા સક્ષમ છે.

પાવર ડાયોડ સામાન્ય રીતે સ્થિર અને ગતિશીલ પરિમાણોના સમૂહ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. TO સ્થિર પરિમાણોડાયોડ સમાવેશ થાય છે:

• વોલ્ટેજ ડ્રોપચોક્કસ મૂલ્ય પર ડાયોડ પર U PR સીધો પ્રવાહ;
• વિપરીત પ્રવાહહું રિવર્સ વોલ્ટેજના ચોક્કસ મૂલ્ય પર રેવ કરું છું;
• સરેરાશ મૂલ્ય સીધો પ્રવાહહું pr.sr. ;
• નાડી રિવર્સ વોલ્ટેજયુ arr.i. ;

TO ગતિશીલ પરિમાણોડાયોડમાં તેના સમય અને આવર્તન લાક્ષણિકતાઓનો સમાવેશ થાય છે. આ પરિમાણોમાં શામેલ છે:

• પુનઃપ્રાપ્તિ સમયટ્રેવર્સ વોલ્ટેજ;
• ઉદય સમયસીધો પ્રવાહ I આઉટડોર ;
• આવર્તન મર્યાદિત કરોડાયોડ મોડ્સને ઘટાડ્યા વિના f મહત્તમ.

ડાયોડની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાનો ઉપયોગ કરીને સ્થિર પરિમાણો સેટ કરી શકાય છે.

ડાયોડ રિવર્સ રિકવરી ટાઇમ ટ્રેસ એ રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સનું મુખ્ય પરિમાણ છે, જે તેમના જડતા ગુણધર્મોને દર્શાવે છે. તે નિર્ધારિત થાય છે જ્યારે ડાયોડ આપેલ ફોરવર્ડ કરંટ I p થી આપેલ રિવર્સ વોલ્ટેજ U arr પર સ્વિચ કરે છે. સ્વિચિંગ દરમિયાન, સમગ્ર ડાયોડમાં વોલ્ટેજ ઉલટાવી દેવામાં આવે છે. પ્રસરણ પ્રક્રિયાની જડતાને લીધે, ડાયોડમાં વર્તમાન તરત બંધ થતો નથી, પરંતુ સમય જતાં t ext. આવશ્યકપણે, ચાર્જ રિસોર્પ્શન p-n જંકશનની સીમા પર થાય છે (એટલે ​​​​કે, સમકક્ષ ક્ષમતાનું વિસર્જન). તે આનાથી અનુસરે છે કે જ્યારે તે ચાલુ હોય ત્યારે ડાયોડમાં પાવર લોસ ઝડપથી વધે છે, ખાસ કરીને જ્યારે બંધ હોય. આથી, ડાયોડ નુકશાનસુધારેલ વોલ્ટેજની વધતી આવર્તન સાથે વધારો.

જ્યારે ડાયોડનું તાપમાન બદલાય છે, ત્યારે તેના પરિમાણો બદલાય છે. ડાયોડ પરનો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ અને તેનો વિપરીત પ્રવાહ તાપમાન પર સૌથી વધુ આધાર રાખે છે. લગભગ આપણે ધારી શકીએ કે TKN ( તાપમાન ગુણાંકવોલ્ટેજ) Upr = -2 mV/K, અને ડાયોડનો વિપરીત પ્રવાહ હકારાત્મક ગુણાંક ધરાવે છે. તેથી, તાપમાનમાં દર 10 ° સે વધારા સાથે, જર્મેનિયમ ડાયોડનો વિપરીત પ્રવાહ 2 ગણો અને સિલિકોન ડાયોડનો 2.5 ગણો વધે છે.

Schottky અવરોધ ડાયોડ્સ

તેઓ ઉચ્ચ આવર્તનના નીચા વોલ્ટેજને સુધારવા માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. Schottky અવરોધ ડાયોડ. આ ડાયોડ્સ pn જંકશનને બદલે મેટલ સપાટીના સંપર્કનો ઉપયોગ કરે છે. સંપર્કના બિંદુ પર, ચાર્જ કેરિયર્સના અવક્ષય પામેલા સેમિકન્ડક્ટર સ્તરો દેખાય છે, જેને ગેટ સ્તરો કહેવામાં આવે છે. સ્કોટકી અવરોધ સાથેના ડાયોડ્સ નીચેના પરિમાણોમાં pn જંકશનવાળા ડાયોડ્સથી અલગ પડે છે:

• વધુ નીચા સીધાવોલ્ટેજ ડ્રોપ;
• વધુ છે ઓછી વિપરીતવોલ્ટેજ;
• વધુ ઉચ્ચ પ્રવાહલીક
• લગભગ સંપૂર્ણપણે કોઈ ચાર્જ નથીવિપરીત પુનઃપ્રાપ્તિ.

બે મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ આ ડાયોડ્સને અનિવાર્ય બનાવે છે: લો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ અને ટૂંકા રિવર્સ વોલ્ટેજ પુનઃપ્રાપ્તિ સમય. વધુમાં, પુનઃપ્રાપ્તિ સમયની જરૂર હોય તેવા બિન-પ્રાથમિક માધ્યમોની ગેરહાજરીનો અર્થ ભૌતિક છે કોઈ નુકસાન નથીડાયોડને જ સ્વિચ કરવા માટે.

આધુનિક સ્કોટકી ડાયોડનું મહત્તમ વોલ્ટેજ લગભગ 1200 V છે. આ વોલ્ટેજ પર, સ્કોટકી ડાયોડનું ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ p-n જંકશન ડાયોડના ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ કરતાં 0.2...0.3 V ઓછું છે.

નીચા વોલ્ટેજને સુધારતી વખતે Schottky ડાયોડના ફાયદા ખાસ કરીને નોંધનીય બને છે. ઉદાહરણ તરીકે, 45-વોલ્ટ સ્કોટકી ડાયોડમાં 0.4...0.6 V નો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ હોય ​​છે, અને તે જ વર્તમાનમાં p-n જંકશન ડાયોડમાં 0.5...1.0 V નો વોલ્ટેજ ડ્રોપ હોય છે. જ્યારે રિવર્સ વોલ્ટેજ ઘટીને 15 V થાય છે , ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ઘટીને 0.3...0.4 V થાય છે. સરેરાશ, રેક્ટિફાયરમાં શોટકી ડાયોડનો ઉપયોગ લગભગ 10...15% જેટલો નુકસાન ઘટાડી શકે છે. Schottky ડાયોડ્સની મહત્તમ ઓપરેટિંગ આવર્તન 200 kHz કરતાં વધી જાય છે.

થિયરી સારી છે, પરંતુ વગર વ્યવહારુ એપ્લિકેશનઆ માત્ર શબ્દો છે.

*માઈક્રોઈલેક્ટ્રોનિક્સના ભૌતિક પાયા; ઈલેક્ટ્રોનિક્સ; ફ્લેરોવ એ.એન., 2015.

વ્યાખ્યાન 6, થીસીસ

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ્સ

ડાયોડ પ્રકારો:ડાયોડ છે:

- ઇલેક્ટ્રોવેક્યુમ(કેનોટ્રોન),

- ગેસ ભરેલું(ગેસ્ટ્રોન, ઇગ્નીટ્રોન, ઝેનર ડાયોડ),

- સેમિકન્ડક્ટરઇ.

હાલમાં, મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડનો ઉપયોગ થાય છે.

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડએક p-n જંકશન ધરાવતા બે ટર્મિનલ સાથેનું સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ છે.

ચોખા. 6.1 સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ(ડાયાગ્રામ) અને ડાયોડનું પરંપરાગત ગ્રાફિક હોદ્દો (UGO).

સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા સિલિકોન (ડાયોડ્સના કુલ કાફલાના Si - 99%) પાવર, પલ્સ, વગેરે, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ (GaAs) - માઇક્રોવેવ ડાયોડ્સ, આશાસ્પદ - સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC), ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ (GaN), InGaN, AlGaN - માઇક્રોવેવ ડાયોડ્સ, LEDs (InP, PbS), જર્મેનિયમ (Ge) સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ્સ ઓછા ઉપયોગમાં લેવાય છે.

એક માર્ગીય વહન p-nસંક્રમણ તેના વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા (વોલ્ટ-એમ્પીયર લાક્ષણિકતા) દ્વારા સ્પષ્ટપણે સચિત્ર છે, જે દ્વારા વર્તમાનની અવલંબન દર્શાવે છે. p-n- લાગુ કરેલ વોલ્ટેજની તીવ્રતા અને ધ્રુવીયતામાંથી સંક્રમણ

ચોખા. 6.2 p/p ડાયોડ્સ, સ્ટ્રક્ચર્સ (સ્કેલ કરવા માટે નહીં)

ડાયોડનું વર્ગીકરણ

દ્વારા કાર્યનું ભૌતિકશાસ્ત્ર- ટનલ, હિમપ્રપાત-ફ્લાઇટ, સ્કૉટકી અવરોધ સાથે, ચાર્જ સંચય સાથે, એલઇડી, વગેરે.

થી મેળવવાની પદ્ધતિપી- nસંક્રમણોસેમિકન્ડક્ટર ડાયોડને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે (સંક્રમણના પ્રકાર અનુસાર) બિંદુ અને પ્લેનર.

- ઉત્પાદન તકનીકમાંથી p-n જંકશન ડાયોડને વિભાજિત કરવામાં આવે છે બિંદુ, માઇક્રોએલોય, એલોય, પ્રસરણ, એપિટેક્સિયલ.

પોઇન્ટ ડાયોડ ઇપછી ડાયોડ ખૂબ જ છે નાનો વિસ્તારવિદ્યુત સંક્રમણ.

IN પોઈન્ટ ડાયોડમાં, પોઈન્ટેડ મેટલ વાયર સિલિકોન અથવા જર્મેનિયમ પ્લેટ (ઉદાહરણ તરીકે, n-ટાઈપ) સાથે સંપર્કમાં હોય છે, જે સંપર્કના બિંદુ પર એક સુધારક જંકશન બનાવે છે (ફિગ. 6.1).

ઉત્પાદન દરમિયાન સ્થિર સુધારણા સંપર્ક બનાવવા માટે બિંદુ ડાયોડઅંતમાં અશુદ્ધતા સાથેની ધારવાળી ધાતુની સોય પ્લેટના સંપર્કમાં આવે છે ઇન્ડિયમ અથવા એલ્યુમિનિયમ.

થર્મલ પ્રસરણ (મજબૂત વર્તમાન કઠોળનો પુરવઠો) ના પરિણામે સેમિકન્ડક્ટર ક્રિસ્ટલમાં પી-પ્રકારનું સ્તર રચાય છે.

ચોખા. 6.1 ડિઝાઇન વિકલ્પ

બિંદુ ડાયોડ

માઇક્રોએલોય ડાયોડપ્લેનર અને પોઈન્ટ વચ્ચે મધ્યવર્તી સ્થાન ધરાવે છે. માઇક્રોએલોય ડાયોડ્સ, જેમાં એક નાનો જંકશન વિસ્તાર પણ છે.

ઉત્પાદન દરમિયાન માઇક્રોએલોય ડાયોડએક p-n જંકશન રચાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, એક એડિટિવ સાથે પાતળા સોનાના વાયરને ક્રિસ્ટલમાં માઇક્રોફ્યુઝ કરીને (ઉદાહરણ તરીકે Ge).

અંતે ગેલિયમ.

માઇક્રોએલોય જંકશનવાળા ડાયોડ્સ પરિમાણોની સારી સ્થિરતા સાથે પોઈન્ટ ડાયોડ્સ સાથે અનુકૂળ રીતે તુલના કરે છે, પરંતુ તેમની જંકશન કેપેસીટીન્સ વધારે છે અને મર્યાદિત ફ્રીક્વન્સી પોઈન્ટ ડાયોડ કરતા ઓછી છે.

એલોય ડાયોડ

ઉત્પાદન દરમિયાન એલોય ડાયોડઅશુદ્ધતા સિલિકોન અથવા અન્ય સબસ્ટેશનમાં ઓગળે છે.

એલોય ડાયોડના ઇલેક્ટ્રોન-હોલ સંક્રમણો - તીક્ષ્ણ.

ચોખા. 6.2 એલોય ડાયોડ, માળખું અને ડિઝાઇન

લો પાવર એલોય ડાયોડ- 0.3 A થી વધુ ના સરેરાશ સુધારેલા વર્તમાન મૂલ્ય સાથેનો ડાયોડ. એલ્યુમિનિયમ (Al) ના નળાકાર સ્તંભને n-પ્રકારની વાહકતા (ફિગ. 6.2.1) સાથે સિલિકોન (Si) પ્લેટની મધ્યમાં જોડવામાં આવે છે. એલ્યુમિનિયમ પરમાણુ પ્લેટમાં ફેલાય છે (ઘૂસી જાય છે), જેના પરિણામે સ્તંભની નજીક પ્લેટના જથ્થાના ભાગની વાહકતા છિદ્ર (પી-પ્રકાર) બની જાય છે. તેની વચ્ચે અને પ્લેટની બાકીની માત્રા એр-n જંકશન

એલ્યુમિનિયમથી સિલિકોન સુધી સારી વાહકતા સાથે. બાંધકામોએલોય ડાયોડ

- ફિગ માં. 6.2.3.

લો-પાવર જર્મેનિયમ એલોય રેક્ટિફાયર ડાયોડ સમાન ડિઝાઇન ધરાવે છે, માત્ર ઇન્ડિયમ જર્મેનિયમ પ્લેટમાં ભળે છે.- 0.3 થી 10 A સુધીના સરેરાશ સુધારેલા વર્તમાન મૂલ્ય સાથે ડાયોડ. એલ્યુમિનિયમ ફોઇલને n-ટાઈપ અને p-ટાઈપ સિલિકોન વેફર્સ વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે અને તેને ગરમ કરવામાં આવે છે. એલ્યુમિનિયમને સિલિકોન સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે અને પરિણામી મોનોલિથિક પ્લેટની અંદર p-n જંકશન બને છે (ફિગ. 6.2.2).

આ ડિઝાઇન (ફિગ. 6.2.4) માં બતાવવામાં આવી છે.

પ્રસરણ ડાયોડ

એલ્યુમિનિયમથી સિલિકોન સુધી સારી વાહકતા સાથે. એલોય અને પ્રસરણ ડાયોડસમાન

ઉત્પાદન દરમિયાન પ્રસરણ ડાયોડએક pn જંકશન ઉચ્ચ તાપમાને સિલિકોન અથવા જર્મેનિયમમાં અશુદ્ધતાના પ્રસાર દ્વારા બનાવવામાં આવે છે અશુદ્ધિ જોડી સામગ્રી.

ચોખા. 6.3 પ્રસરણ ડાયોડ

ડિફ્યુઝન પ્લાનર p-n જંકશન આધારે બનાવવામાં આવે છે સિલિકોનn-પ્રકારઅથવા પી-ટાઈપ જર્મેનિયમ.

પ્રથમ કિસ્સામાં વિસારક બોરોન (બી) છે, અને બીજામાં - એન્ટિમોની (એસબી). જ્યારે હાઇડ્રોજન ભઠ્ઠીમાં ગરમ ​​કરવામાં આવે ત્યારે પ્રસરણ થાય છે.

Si પ્લેટને ગલનબિંદુની નજીકના તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે, અને બોરોન ટેબ્લેટને બાષ્પીભવન માટે ગરમ કરવામાં આવે છે. આ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, બોરોન (B) પરમાણુ પ્લેટની સપાટી પર જમા થાય છે અને તેમાં ઊંડે સુધી ફેલાય છે. પરિણામે, Si સ્ફટિકની સપાટી પર p-પ્રકારનું Si સ્તર રચાય છે. અનુગામી કોતરણી આ સ્તરને પ્લેટના એક સિવાયના તમામ ચહેરા પરથી દૂર કરે છે.

p-ટાઈપ સિલિકોનના પ્રસરણ સ્તર અને n-ટાઈપ Si પ્લેટ વચ્ચે, a સરળр-n જંકશન (ફિગ. 6.3), જેમાં ઉત્સર્જક એ અત્યંત ડોપ્ડ પ્રસરણ સ્તર છે.

પ્રસરણ પદ્ધતિસંક્રમણ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાના એકદમ સચોટ નિયંત્રણ માટે પરવાનગી આપે છે, જેના પરિણામે ઉત્પાદિત સંક્રમણોના પરિમાણોની એકરૂપતા સુનિશ્ચિત થાય છે.

માળખાકીય રીતે, પ્લાનર ડિફ્યુઝન ડાયોડ્સ મેટલ કેસમાં લીડ્સ સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે. ગરમીના વિસર્જનને સુધારવા માટે, ક્રિસ્ટલને સીધા જ શરીર પર સોલ્ડર કરવામાં આવે છે, જે એક ટર્મિનલ તરીકે કામ કરે છે.

એપિટેક્સિયલ ડાયોડ્સ

એપિટેક્સિયલ(પ્લાનર, એપિટેક્સિયલ-પ્લાનર ડિફ્યુઝન ડાયોડ) એપિટાક્સી અને સ્થાનિક પ્રસરણ દ્વારા ઉત્પાદિત થાય છે.

એપિટાક્સીસબસ્ટ્રેટ પર સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સ્તરો ઉગાડવાની પ્રક્રિયા છે, જે સબસ્ટ્રેટ સ્ફટિકોના અભિગમને જાળવી રાખીને માળખાના સહાયક માળખા તરીકે કાર્ય કરે છે.

Epitaxy કોઈપણ પ્રકારની વાહકતા, જરૂરી પ્રતિકારકતા અને કોઈપણ જાડાઈ (ઘણા માઇક્રોમીટર સુધી) ના સ્તરો ઉગાડવાનું શક્ય બનાવે છે.

સ્થાનિક પ્રસરણમાસ્કમાં વિન્ડો દ્વારા એપિટેક્સિયલ સ્તરમાં અશુદ્ધતા અણુઓના પ્રસાર દ્વારા pn જંકશનની રચના કહેવાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોન ઓક્સાઇડમાંથી)

ચોખા. 6.4 એપિટેક્સિયલ પ્લેનર ડાયોડ, પીએન જંકશન -1

ઉત્પાદન ક્રમ: આધાર એપિટેક્સિયલ એન-લેયર (3) ને સબસ્ટ્રેટ પર ઓછી વાહકતા સાથે (4) વધેલી વાહકતા સાથે, ઓક્સિડેશન (2) - Si0 2 નું ઓક્સાઇડ સ્તર બનાવીને, ઓક્સાઇડ સ્તરમાં "વિન્ડો" બનાવીને બનાવવામાં આવે છે. સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ Si0 2 ઓક્સાઇડ ફિલ્મને એચીંગ કરીને, પછી દાતાની અશુદ્ધિ (બોરોન અથવા એલ્યુમિનિયમ) વિન્ડો દ્વારા એપિટેક્સિયલ સ્તરમાં ફેલાય છે, એક p-n જંકશન (1) બનાવે છે.

લીડ્સ માટે n+ અને p+ પર પેડ્સનું મેટાલાઇઝેશન હાથ ધરવામાં આવે છે.

લીડ્સ બને છે અને હાઉસિંગમાં સ્થાપિત થાય છે.

પ્લાનર ડિફ્યુઝન ડાયોડ્સ ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા, સ્થિર પરિમાણો અને લાંબા સેવા જીવન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

પ્લાનર ડાયોડ્સમોટા સંક્રમણ વિસ્તારો છે, જેના પરિણામે તેઓ મોટા કેપેસિટેન્સ અને મોટા ઓપરેટિંગ પ્રવાહો (સેંકડો અને હજારો એમ્પીયર સુધી) દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ઓછી-આવર્તન શક્તિમાં વપરાય છે ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો(શક્તિ).

રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સ

ઇલેક્ટ્રોનિક સ્ટેબિલાઇઝર સર્કિટ્સમાં વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ (વર્તમાન) ને ડાયરેક્ટ વોલ્ટેજ (વર્તમાન) માં કન્વર્ટ કરવા માટે રચાયેલ છે.

સેમિકન્ડક્ટર રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સ ઓપરેશનલ વિશ્વસનીયતા અને સેવા જીવનમાં અન્ય તમામ પ્રકારના વાલ્વ (લેમ્પ વાલ્વ) કરતા નોંધપાત્ર રીતે શ્રેષ્ઠ છે. તેથી, તેઓ પાવર સપ્લાયમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ડાયોડની I-V લાક્ષણિકતાઓ- સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ્સની મુખ્ય લાક્ષણિકતા.

ઉદાહરણ

રેક્ટિફાયર ડાયોડ સમકક્ષ સર્કિટ

ચોખા. 6.5 ડાયોડ સમકક્ષ સર્કિટ

r pn =  T /I (6.1)

 T તાપમાન સંભવિત;

r b – એકમો - દસ [ઓહ્મ];

C d - એકમો - દસ [pF]

રેક્ટિફાયર સિલિકોન ડાયોડનો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ ઓળંગતો નથી

(1-2)V અને જર્મેનિયમ કરતાં વધુ.

આમ, ઓછા વોલ્ટેજ રેક્ટિફાયર ઉપકરણોમાં જર્મેનિયમ ડાયોડ્સનો ઉપયોગ કરવો વધુ નફાકારક છે.

પરંતુ સિલિકોન ડાયોડમાં જર્મેનિયમ ડાયોડ્સ કરતાં સમાન વોલ્ટેજ પર ઘણા ગણા ઓછા રિવર્સ કરંટ હોય છે, તેથી તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે થાય છે.

જર્મેનિયમ ડાયોડનું અનુમતિપાત્ર રિવર્સ વોલ્ટેજ આમાં આવેલું છે:

યુ ઓ 6 pGe = 100-400V, સિલિકોન ડાયોડ: યુ ઓ 6 psi = 1 000 - 1500B.

ઉદાહરણ: ડાયોડ રેક્ટિફાયર

સેમિકન્ડક્ટર રેક્ટિફાયર ડાયોડનું સંચાલન મિલકત પર આધારિત છે

એક p-n જંકશન પ્રવાહને માત્ર એક દિશામાં પસાર થવા દે છે. સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ પર આધારિત સૌથી સરળ (અર્ધ-તરંગ) રેક્ટિફાયર સર્કિટ, ફિગ. 6.6:

ચોખા. 6.6 હાફ-વેવ રેક્ટિફાયર સર્કિટ

ટ્રાન્સફોર્મરનો ઉપયોગ વોલ્ટેજ મૂલ્યને કન્વર્ટ કરવા માટે થાય છે, એટલે કે. રેક્ટિફાયર આઉટપુટ પર નિર્દિષ્ટ વોલ્ટેજ મેળવવા માટે.

આ સર્કિટમાં, ડાયોડ અને લોડ દ્વારા વર્તમાન આર એચ ઇનપુટ વોલ્ટેજના હકારાત્મક અર્ધ-ચક્ર દરમિયાન જ વહે છે યુ દા.ત , અને લોડ પરના વોલ્ટેજ વળાંકમાં સાઈન વેવના હકારાત્મક અર્ધ-તરંગોનો સમાવેશ થશે (જો કેપેસીટન્સ C ડિસ્કનેક્ટ થયેલ હોય તો)

કેપેસીટન્સ C લોડ Rн પર યુનિપોલર વોલ્ટેજ રિપલ્સને સરળ બનાવે છે.

અર્ધ-ચક્ર વોલ્ટેજના નુકસાનને ટાળવા માટે, તેનો ઉપયોગ થાય છે ફુલ-વેવ રેક્ટિફાયર સર્કિટ -મિડપોઇન્ટ અને બ્રિજ સર્કિટ.

Fig.6.8 બ્રિજ સર્કિટ (a) માં ડાયોડ્સ પર સ્વિચિંગ અને હાફ-વેવ અને ફુલ-વેવ સર્કિટ (b) ના ઇનપુટ આઉટપુટ વોલ્ટેજના આકૃતિઓ.

રેક્ટિફાયર ડાયોડ પરિમાણો (મૂળભૂત)

1. મહત્તમ અનુમતિપાત્ર ફોરવર્ડ ડાયોડ વર્તમાન માંઆર.મહત્તમ

2. ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ અનપી - આપેલ પર ડાયોડ પર ફોરવર્ડ વોલ્ટેજનું મૂલ્ય

ફોરવર્ડ વર્તમાન મૂલ્ય;

3. મહત્તમ અનુમતિપાત્ર રિવર્સ વોલ્ટેજ યુarrમહત્તમ

4. મહત્તમ ઓપરેટિંગ આવર્તન, fmax

5. મહત્તમ અનુમતિપાત્ર પાવર ડિસીપેશન Rdop.મહત્તમ

ઝેનર ડાયોડ

ઝેનર ડાયોડ- વોલ્ટેજને સ્થિર કરવા માટે રચાયેલ સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ.

ચોખા. 6.8 ગ્રાફિક પ્રતીક

સેમિકન્ડક્ટર ઝેનર ડાયોડ્સ માટે વપરાતી સામગ્રી સામાન્ય રીતે સિલિકોન છે, જે ઉચ્ચ તાપમાન સ્થિરતા ધરાવે છે.

ચોખા. ઝેનર ડાયોડની 6.9 I-V લાક્ષણિકતાઓ

IN વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાનું સીધું જોડાણ ઝેનર ડાયોડ કોઈપણ સિલિકોન ડાયોડની સીધી શાખાથી વ્યવહારીક રીતે અલગ નથી.

વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાની વિપરીત શાખા સીધી રેખા જેવો દેખાય છે ઊભી રેખા, વર્તમાન ધરીની લગભગ સમાંતર ચાલી રહી છે.

ઝેનર ડાયોડના ઓપરેશનનો સામાન્ય મોડ રિવર્સ વોલ્ટેજ પર ઓપરેશન છે વિદ્યુત ભંગાણના ક્ષેત્રમાં p- n સંક્રમણ

પરંપરાગત ડાયોડની તુલનામાં, ઝેનર ડાયોડમાં એકદમ નીચું બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ હોય ​​છે (જ્યારે રિવર્સ ચાલુ કરવામાં આવે છે) અને રિવર્સ વર્તમાન તાકાતમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર સાથે પણ આ વોલ્ટેજને સતત સ્તરે જાળવી શકે છે.

ઝેનર ડાયોડ્સની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી, ધરાવે છે એલોયિંગ અશુદ્ધિઓની ઉચ્ચ સાંદ્રતા (સંકુચિત સંક્રમણ). તેથી, પ્રમાણમાં નાના રિવર્સ વોલ્ટેજ પર, જંકશનમાં મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉદભવે છે, જેના કારણે તે વિદ્યુત ભંગાણ, આ કિસ્સામાં ઉલટાવી શકાય તેવું છે (જો થર્મલ બેલેન્સના ઉલ્લંઘનને કારણે થર્મલ બ્રેકડાઉન થતું નથી).

ઝેનર ડાયોડનું સંચાલન બે મિકેનિઝમ્સ પર આધારિત છે:

- હિમપ્રપાત ભંગાણ(હિમપ્રપાત ભંગાણ) સામાન્ય રીતે એકદમ વ્યાપક રીતે વિકસે છે પી- n- સંક્રમણો. સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ > 5-6V.

- ટનલ ભંગાણ (ઝેનર બ્રેકડાઉન, ઝેનર, અંગ્રેજી સાહિત્યમાં, ઝેનર ડાયોડ) ,

પાતળામાં વિકાસ પામે છે p-nઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત પર સંક્રમણો. સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ< 5В.

તેઓ કોઈપણ ઝેનર ડાયોડમાં એકસાથે હાજર હોય છે, પરંતુ તેમાંથી માત્ર એક જ પ્રબળ હોય છે.

જ્યારે ઉપકરણ દ્વારા વર્તમાન વિશાળ શ્રેણીમાં બદલાય છે, ત્યારે તેની તરફનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ વ્યવહારીક રીતે બદલાતો નથી. સિલિકોન ઝેનર ડાયોડ્સની આ મિલકત તેમને વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

થર્મલ બ્રેકડાઉનને રોકવા માટે, ઝેનર ડાયોડની ડિઝાઇન p-n જંકશનમાંથી ગરમી દૂર કરવા માટે પ્રદાન કરે છે.

ઉદાહરણ:ઝેનર ડાયોડ કનેક્શન સર્કિટ (પેરામેટ્રિક સ્ટેબિલાઇઝર)

સૌથી સરળ સ્થિરીકરણ યોજના ડીસી વોલ્ટેજ- ચોખા. 6.10

જ્યારે આઉટપુટ વોલ્ટેજ બદલાય છે અથવા લોડ પ્રતિકાર બદલાય છે ત્યારે સ્ટેબિલાઇઝરનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ સ્થિર રહેવું જોઈએ.

ચોખા. 6.10 પેરામેટ્રિક સ્ટેબિલાઇઝર

સ્ટેબિલાઇઝરનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ એકદમ સ્થિર હોઈ શકતું નથી. ઇન્ક્રીમેન્ટ  યુ સેમી નાના છે અને ઇનપુટ વોલ્ટેજ ઇન્ક્રીમેન્ટ પર આધાર રાખે છે  યુઇનપુટ .

U in = U cm + I R 0 R 0 , (6.2)

જ્યાં r q - વર્તમાન મર્યાદિત રેઝિસ્ટર.

I R 0 = (U ઇનપુટ - U cm)/ R 0 , (6.3)

ઇનપુટ વોલ્ટેજ Uin + Uin માં વધારા સાથે

I’ R 0 = (U in + U in - U cm)/ R 0 (6.4)

આ કિસ્સામાં, I’ R 0 > I R 0 અને I’ cm > I cm, ઝેનર ડાયોડ દ્વારા પ્રવાહ વધે છે.

સ્ટેબિલાઇઝરની ગુણવત્તા નક્કી કરે છે તે પરિમાણ છે સ્થિરીકરણ ગુણાંક.

સ્થિરીકરણ ગુણાંકનીચે પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે:

(1 N સાથે સ્થિર ગણવામાં આવે છે)

(6.5)

ઝેનર ડાયોડના મૂળભૂત પરિમાણો

2. ન્યૂનતમ સ્થિરીકરણ વર્તમાન 1 st (~3 mA) - વહેતા પ્રવાહનું મૂલ્ય

ઝેનર ડાયોડ, જેના પર સ્થિર ભંગાણ થાય છે.

3. મહત્તમ સ્થિરીકરણ વર્તમાન 1 st MAX (~20 mA – 1A) - વર્તમાન મૂલ્ય

ઝેનર ડાયોડમાંથી વહે છે, જેમાં ઝેનર ડાયોડ પર વિખેરાયેલી શક્તિ નથી

અનુમતિપાત્ર મૂલ્ય કરતાં વધી જાય છે.

4. મહત્તમ પાવર ડિસીપેશન પી pa સાથે c = યુ સેમી આઈ સેમી - મહત્તમ શક્તિ પ્રકાશિત

p-n જંકશન પર, જેમાં જંકશનનું થર્મલ બ્રેકડાઉન થતું નથી.

5. વિભેદક પ્રતિકાર આર સેમી =  યુ સેમી /  આઈ સેમીવોલ્ટેજ વધારો ગુણોત્તર

ઝેનર ડાયોડ પર સ્થિરીકરણ મોડમાં વર્તમાન વધારો. ડિગ્રીની લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે

જ્યારે બ્રેકડાઉન વર્તમાન બદલાય છે ત્યારે સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજની સ્થિરતા.

સ્થિરીકરણ સાઇટ પર આર સેમી~ const; આર સેમી= 0.5 - 200 ઓહ્મ.

6. વોલ્ટેજ તાપમાન ગુણાંક (TKU) સ્થિરીકરણ

(6.6)

જ્યાં t 1 °C એ પ્રારંભિક તાપમાન છે.

TKU = 0.1 ...0.01%/°C

સ્વ-અભ્યાસ માટે

પરિશિષ્ટ 3

ડાયોડ હોદ્દો

એક્સએક્સએક્સએક્સએક્સએક્સ(ઉદાહરણ તરીકે, KD243A)

1લી તત્વ (અક્ષર અથવા સંખ્યા) સ્રોત સામગ્રી સૂચવે છે:

જી (1) - જર્મેનિયમ;

કે (2) - સિલિકોન;

A (3) - ગેલિયમ સંયોજનો;

અને (4) - ઈન્ડિયમ સંયોજનો.

જો ત્યાં કોઈ અક્ષર નથી, પરંતુ સંખ્યા છે, તો તેનો અર્થ એ છે કે ઉપકરણ એલિવેટેડ તાપમાને કામ કરી શકે છે (70 C પર જર્મેનિયમ ઉપકરણ; 120 ° C પર સિલિકોન ઉપકરણ).

2જી તત્વ (પત્ર) સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડનો પ્રકાર સૂચવે છે:

ડી - રેક્ટિફાયર, સાર્વત્રિક, પલ્સ;

એ - અતિ-ઉચ્ચ આવર્તન;

સી - ઝેનર ડાયોડ્સ અને સ્ટેબિલાઇઝર્સ;

અને - ટનલ અને સામનો;

બી - વેરીકેપ્સ;

સી - સુધારણા પોસ્ટ્સ;

એલ - રેડિયેટિવ;

એફ - ફોટોડિટેક્ટર.

3જી તત્વ (અંક) - એક સંખ્યા જે ડાયોડના હેતુ અને ગુણવત્તા ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે.

1 - લો પાવર રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સ (1pr બુધ < 0,માટે);

2 - મધ્યમ પાવર રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સ (0.3A< 1pr બુધ < 10A);

4. 500ns કરતા ઓછા પુનઃપ્રાપ્તિ સમય સાથે પલ્સ ડાયોડ.

ઝેનર ડાયોડ્સ માટે 3 હોદ્દો ના તત્વ પાવર ઇન્ડેક્સ નક્કી કરે છે.

ઉદાહરણ:

આર tah < 0.3W: 1 U cma b< 10в

2 10B< U cma 6 < 99B;

3 100V< U стаб < 199В.

0.3 બીટી< પી મહત્તમ < 5W: 4 U cma b<10В;

4 થી અને 5 મી તત્વો (અંકો) - વિકાસનો સીરીયલ નંબર (0 થી 99 સુધી).

ઝેનર ડાયોડ્સ માટે, આ સ્ટેબિલાઇઝેશન વોલ્ટેજ માટે એક હોદ્દો છે.

ઉદાહરણ: KS156 A -5.6V

6ઠ્ઠી તત્વ (પત્ર) તકનીકી લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર ઉપકરણનો પ્રકાર નક્કી કરે છે, અને ઝેનર ડાયોડ્સ અને સ્ટેબિલાઇઝર્સ માટે - વિકાસ ક્રમ સૂચવે છે.

ઉદાહરણ: GD412A- સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ, જર્મેનિયમ, યુનિવર્સલ, જર્મેનિયમ, ડેવલપમેન્ટ નંબર 12, ગ્રુપ એ.

**************************************************************

D9, D102 - "જૂના" નામો

જો છિદ્રો સાથેનું રક્ષણાત્મક સ્તર સેમિકન્ડક્ટરની સપાટી પર લાગુ કરવામાં આવે છે અને આ છિદ્રો દ્વારા અશુદ્ધિ ફેલાય છે, તો અમે મેળવીએ છીએ પ્લેનર p-n જંકશન.

પ્રસરણ ડાયોડની આંતરિક ક્ષમતા ફ્યુઝ્ડ ડાયોડ કરતા ઓછી છે અને તે C d 1...2 pF જેટલી છે.

PPD માર્કિંગછ અક્ષરો પૂરા પાડે છે. પ્રથમ અક્ષર - એક અક્ષર (સામાન્ય-હેતુના ડાયોડ માટે) અથવા સંખ્યા (ખાસ ડાયોડ્સ માટે - એલિવેટેડ તાપમાને કાર્યરત) - સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી સૂચવે છે: G (1) - જર્મેનિયમ, K (2) - સિલિકોન, A (3) - GaAs. બીજો પ્રતીક એ ડાયોડ સબક્લાસ સૂચવતો પત્ર છે: ડી - રેક્ટિફાયર, ઉચ્ચ-આવર્તન (સાર્વત્રિક) અને સ્પંદિત ડાયોડ્સ; બી - વેરીકેપ્સ; સી - ઝેનર ડાયોડ્સ અને સ્ટેબિલાઇઝર્સ; એલ - એલઈડી. ત્રીજું પ્રતીક એ ડાયોડનો હેતુ દર્શાવતી સંખ્યા છે (ઝેનર ડાયોડ માટે - ડિસીપેશન પાવર): ત્રણ - સ્વિચિંગ, ચાર - સાર્વત્રિક. ચોથા અને પાંચમા અક્ષરો એ બે-અંકની સંખ્યા છે જે વિકાસનો સીરીયલ નંબર દર્શાવે છે (ઝેનર ડાયોડ્સ માટે - રેટેડ સ્ટેબિલાઇઝેશન વોલ્ટેજ). છઠ્ઠો અક્ષર એ ઉપકરણના પેરામેટ્રિક જૂથને સૂચવતો પત્ર છે (ઝેનર ડાયોડ્સ માટે, વિકાસ ક્રમ).

ડાયોડ માર્કિંગના ઉદાહરણો:

GD 412A – (G) – જર્મેનિયમ, (D) – ડાયોડ, (4) – સાર્વત્રિક, (12) – વિકાસ નંબર, (A) – જૂથ;

KS 196 V - (K) - સિલિકોન, (C) - ઝેનર ડાયોડ, (1) - અંતર શક્તિ 0.3 W કરતાં વધુ નહીં, (96) - રેટેડ સ્ટેબિલાઇઝેશન વોલ્ટેજ 9.6 V, (V) - ત્રીજો વિકાસ. વિદ્યુત સર્કિટ પર ડાયોડના હોદ્દા ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યા છે. 1.6

.

1. 6. રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સ

રેક્ટિફાયર ડાયોડનું સંચાલન એક દિશામાં - આગળ પ્રવાહ પસાર કરવા માટે p-n જંકશનની મિલકત પર આધારિત છે.

ફિગ. 1.7 માં દર્શાવેલ રેક્ટિફાઇંગ ડાયોડની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાની સીધી શાખા, નાના ફોરવર્ડ કરંટ પર પણ રેખીય છે. આ ડાયોડ લાક્ષણિકતાનું મુખ્ય ઓપરેટિંગ ક્ષેત્ર છે.

રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સના મુખ્ય પરિમાણો કે જે રેક્ટિફાયર સર્કિટ્સમાં તેમની કામગીરીને લાક્ષણિકતા આપે છે તેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

U av.av - સરેરાશ મૂલ્ય સીધો પતન I pr.sr ના આપેલ મૂલ્ય પર વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા દ્વારા નિર્ધારિત વોલ્ટેજ;

I arr – રિવર્સ વોલ્ટેજ U arr ના આપેલ મૂલ્ય પર વિપરીત પ્રવાહનું સરેરાશ મૂલ્ય;

ƒ - ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સી રેન્જ કે જેમાં ડાયોડ કરંટ નિર્દિષ્ટ મૂલ્યથી નીચે ઘટતો નથી. સંદર્ભ પુસ્તકો ઘણીવાર શ્રેણી ƒ મહત્તમની મહત્તમ આવર્તન આપે છે.

વધુમાં, ડાયોડના મર્યાદિત વિદ્યુત મોડના પરિમાણો છે:

U rev.max – મહત્તમ અનુમતિપાત્ર રિવર્સ વોલ્ટેજ કંપનવિસ્તાર;

I pr.max – ફોરવર્ડ કરંટનું મહત્તમ મૂલ્ય.

રેક્ટિફાયર ડાયોડને નાના ડાયોડમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે (I pr.sr.< 0,3 А), средней (0,3 < I пр.ср < 10 А) и большой (I пр.ср >10 A) શક્તિ.

અનુમતિપાત્ર રિવર્સ વોલ્ટેજને વધારવા માટે, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ધ્રુવો બનાવવામાં આવે છે જેમાં શ્રેણીમાં ઘણા ડાયોડ જોડાયેલા હોય છે, તેમજ રેક્ટિફાયર એકમો જેમાં શ્રેણી અને સમાંતર (આગળના પ્રવાહને વધારવા માટે) કનેક્ટેડ ડાયોડ બંને હોય છે.

રેક્ટિફાયર ડાયોડ્સના એપ્લિકેશનનો વિસ્તાર - એસી-થી-વોલ્ટેજ કન્વર્ટર ડીસી(રેક્ટિફાયર - AC-DC કન્વર્ટર.

1.7. Schottky ડાયોડ્સ

1939 માં, જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી વોલ્ટેર શોટકીએ પ્રાયોગિક રીતે સેમિકન્ડક્ટર ક્રિસ્ટલ સાથે મેટલ સોયના સંપર્કના ક્ષેત્રમાં નબળા સંકેતોના સુધારણાની ઘટના શોધી કાઢી હતી. વૈજ્ઞાનિકના નામ પછી, મેટલ-સેમિકન્ડક્ટર સંપર્ક પર આધારિત ડાયોડ્સને સ્કોટકી ડાયોડ્સ કહેવામાં આવે છે.

સંભવિત અવરોધ ઊભી કરવા માટે, તે જરૂરી છે કે મેટલ અને સેમિકન્ડક્ટરના કાર્ય કાર્યો અલગ-અલગ હોય. n-પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટરમાં, તેમાંથી ધાતુ સુધીનું કાર્ય કાર્ય ધાતુથી સેમિકન્ડક્ટર (F OUT n) કરતા ઓછું હોવું જોઈએ.< Ф ВЫХ м) . В этом случае, при сближении полупроводника n-типа с металлом, поток электронов из полупроводника n-типа в металл будет больше, чем в обратном направлении и металл заряжается отрицательно, а полупроводник – положительно. При сближении полупроводника р-типа с металлом, обладающим меньшей Ф ВЫХ. М, металл заряжается положительно, а полупроводник - отрицательно. При установлении равновесия между металлом и полупроводником возникает સંપર્ક તફાવતસંભવિત: U k = (F OUT m – F OUT n) /e, જ્યાં e એ ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ છે. ધાતુની ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતાને લીધે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર તેમાં પ્રવેશ કરતું નથી, અને સેમિકન્ડક્ટરની નજીકની સપાટીના સ્તરમાં સંભવિત તફાવત Uk બનાવવામાં આવે છે. સ્કોટ્ટી ડાયોડ (ફિગ. 1.8) બનાવતી વખતે, હળવા ડોપ્ડ સેમિકન્ડક્ટર ક્રિસ્ટલ (Si, GaAs) સાથે કોટેડ કરવામાં આવે છે. પાતળું પડશૂન્યાવકાશ બાષ્પીભવન, કેથોડ સ્પુટરિંગ અથવા રાસાયણિક અથવા ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિપોઝિશનની પદ્ધતિઓ દ્વારા મેટલ (Au, Al, Ag, Pt, વગેરે). આ કિસ્સામાં, સેમિકન્ડક્ટરના નજીકના-સંપર્ક પ્રદેશમાં, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જંકશનવાળા ડાયોડ્સમાં, સંભવિત અવરોધ ઊભો થાય છે, જેની ઊંચાઈમાં ફેરફાર બાહ્ય વોલ્ટેજના પ્રભાવ હેઠળ વર્તમાનમાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે. ઉપકરણ દ્વારા.

Schottky અવરોધ (ફિગ. 1.9) ની વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા ઉચ્ચારણ અસમપ્રમાણ દેખાવ ધરાવે છે. ફોરવર્ડ બાયસ પ્રદેશમાં, વર્તમાન વધતા લાગુ વોલ્ટેજ સાથે ઝડપથી વધે છે. વિપરીત પૂર્વગ્રહ પ્રદેશમાં, વર્તમાન વોલ્ટેજ પર આધારિત નથી. બંને કિસ્સાઓમાં, ફોરવર્ડ અને રિવર્સ પૂર્વગ્રહ સાથે, સ્કોટકી અવરોધમાં વર્તમાન બહુમતી ચાર્જ કેરિયર્સ - ઇલેક્ટ્રોનને કારણે છે. આ કારણોસર, સ્કોટકી અવરોધ પર આધારિત ડાયોડ્સ ઝડપી-અભિનયના ઉપકરણો છે, કારણ કે તેમાં પુનઃસંયોજન અને પ્રસરણ પ્રક્રિયાઓનો અભાવ છે. સિલિકોન સ્કોટકી ડાયોડનો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ ખૂબ નાનો છે, સામાન્ય રીતે 0.2...0.45 V ના ક્રમમાં. વોલ્ટેજ ડ્રોપ મહત્તમ રિવર્સ વોલ્ટેજના પ્રમાણસર હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 10 V રિવર્સ વોલ્ટેજવાળા ડાયોડમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ 0.3 V જેટલો ઓછો હોઈ શકે છે. મહત્તમ રિવર્સ વોલ્ટેજ અને વર્તમાન રેટિંગ જેટલું ઊંચું હશે, એન-લેયરની જાડાઈને કારણે આગળ વધતા વોલ્ટેજમાં ઘટાડો થશે.

સ્કોટ્ટી ડાયોડ્સના ગેરફાયદા:

સૌપ્રથમ, જો મહત્તમ રિવર્સ વોલ્ટેજ થોડા સમય માટે ઓળંગી જાય, તો સિલિકોન ડાયોડથી વિપરીત, સ્કૉટ્ટકી ડાયોડ અફર રીતે નિષ્ફળ જાય છે, જે રિવર્સ બ્રેકડાઉન મોડમાં જાય છે, અને જો ડાયોડ પર વિખેરાયેલી મહત્તમ શક્તિ ઓળંગાઈ ન જાય, તો વોલ્ટેજને દૂર કર્યા પછી ડાયોડ સંપૂર્ણપણે પુનઃસ્થાપિત કરે છે. તેના ગુણધર્મો;

બીજું, સ્કોટ્ટી ડાયોડ્સ વધેલા (પરંપરાગત સિલિકોન ડાયોડની તુલનામાં) વિપરીત પ્રવાહો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે વધતા ક્રિસ્ટલ તાપમાન સાથે વધે છે.

હાલમાં, કન્વર્ટર અને પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સની જરૂરિયાતો માટે, સિલિકોન કાર્બાઇડ પર આધારિત સ્કોટકી ડાયોડના ઉત્પાદનમાં નિપુણતા પ્રાપ્ત કરવામાં આવી છે. ખાસ કરીને, CREE કંપની 1200V સુધીના વોલ્ટેજ અને 20A સુધીના પ્રવાહો સાથે સિલિકોન કાર્બાઈડ પર આધારિત Schottky ડાયોડ્સનું ઉત્પાદન કરે છે.

ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ SiC Schottky ડાયોડ્સ (HSDs) નો મુખ્ય ફાયદો તેમની અસાધારણ ગતિશીલ લાક્ષણિકતાઓ છે. આ ડાયોડ્સનો રિવર્સ રિકવરી ચાર્જ (Qrr) અત્યંત ઓછો છે (20 nC કરતાં ઓછો) અને પરિણામે, સામાન્ય સ્વિચિંગ પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ એપ્લિકેશન્સમાં સ્વિચિંગ નુકસાન ન્યૂનતમ છે. વધુમાં, સિલિકોન PiN ડાયોડ્સથી વિપરીત, વર્તમાન વધારો (di/dt) નો દર ફોરવર્ડ કરંટ અને તાપમાન પર આધાર રાખતો નથી. જ્યારે ડાયોડ સામાન્ય રીતે કામ કરે છે મહત્તમ તાપમાનસંક્રમણ 175°C

CREE કંપની SiC Schottky ડાયોડની નાની શ્રેણીનું ઉત્પાદન કરે છે, જેમાં ત્રણ જૂથો છે: 300, 600 V અને 1200 V ના વોલ્ટેજ માટે DS.

સ્ક્રી દ્વારા પ્રમાણભૂત પ્લાસ્ટિક પેકેજો TO-220, DPAK, D2PAK, TO-247-3, TO-263 માં Schottky ડાયોડ્સ બનાવવામાં આવે છે.

SiC ડાયોડનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદા

CREE ના Schottky ડાયોડ્સનો ઉપયોગ પલ્સ્ડ પાવર ઈલેક્ટ્રોનિક્સમાં થાય છે: પાવર ફેક્ટર કરેક્ટર સર્કિટમાં, ઇલેક્ટ્રિક મોટર ડ્રાઈવ વગેરેમાં. આ ડાયોડનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સી અને વોલ્ટેજ પર કામ કરતી વખતે વાજબી છે અને તેનો ઉપયોગ આર્થિક બનાવે છે.

SiC ડાયોડના અનન્ય ગુણધર્મો માટે આભાર, તેઓ લગભગ 92% ની ઉચ્ચ ઉપકરણ કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરીને 500 kHz સુધીની ફ્રીક્વન્સીઝ પર કાર્ય કરી શકે છે.

જ્યારે ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર કામ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇન્ડક્ટર્સના પરિમાણો લગભગ 30% દ્વારા ઘટાડવામાં આવે છે. રિવર્સ રિકવરી કરંટની ગેરહાજરીને કારણે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ ઓછો થાય છે, જે સર્જ પ્રોટેક્ટરના ખર્ચમાં બચત કરી શકે છે.

કદ અને વજનમાં ઘટાડો ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમોશરૂઆતમાં પાવર ઘનતા વધારવા માટે બજારની માંગ દ્વારા સંચાલિત. સિસ્ટમની કાર્યક્ષમતા સાથે સમાધાન કર્યા વિના આ ધ્યેય હાંસલ કરવા માટે, આ સિસ્ટમના સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયનું કદ અને વજન ઘટાડવું જરૂરી છે. આ અર્થમાં, SiC ડાયોડમાં સંખ્યાબંધ છે નોંધપાત્ર ગુણધર્મો:

સ્વિચિંગ દરમિયાન મુખ્ય ચાર્જ કેરિયર્સનો પુનઃપ્રાપ્તિ સમય ખૂબ જ ટૂંકો (લગભગ શૂન્ય!)

વધુ ઉચ્ચ વોલ્ટેજસિલિકોન ઉપકરણો કરતાં ભંગાણ;

ઉચ્ચ તાપમાન+175 ° સે સુધી કાર્ય કરે છે;

ઉચ્ચ સ્વિચિંગ આવર્તન, 500kHz સુધી, જે EMI ફિલ્ટરનું કદ અને અન્ય નિષ્ક્રિય ઘટકોનું કદ ઘટાડે છે.

સક્રિય અથવા નિષ્ક્રિય ડેમ્પર સર્કિટમાં ઘટાડો અથવા નાબૂદી.

ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપનો હકારાત્મક તાપમાન ગુણાંક વધારાના વળતર આપતી સર્કિટ વિના ડાયોડના સમાંતર જોડાણને મંજૂરી આપે છે.