ЛАВИННЫЙ ДИОД

Цель исследования: Изучить лавинный диод

Задачи исследования: 1. Изучить устройство, работу и применение лавинных диодов

Методы исследования:

1. Теоретический.
2. Аналитический.

Актуальность: Очень широко используются лавинные диоды употребляются в выпрямительных агрегатах для металлургической и химической промышленности, железнодорожного автотранспорта и в других электро схемах, в которых замечается перенапряжение. главное превосходство лавинных диодов накануне силовыми выпрямительными диодами в том, что они не разрушаются при значительных перенапряжениях и спустя снятия напряжения реконструируют свои параметры.

Понятие лавинного пробоя

Лавинный пробой инициируется мощным гальваническим полем, им обладают полупроводники с p-n-переходом с огромный толщиной. побочные носители, дислоцированные в переходе, запасат для себя главную функцию, при разгоне они ионизируют атомы. свежие электроны, а в главном такое электроны термического происхождения, сталкиваясь с атомами кремния, расположенными по соседству, возбуждают лавинообразный сдвиг итого процесса, делают свежие пары электрон-дырка.

Действие пробоя владеет признаком обратимости и случается кроме каких-нибудь результатов безудержных ради кристальной текстуры полупроводникового прибора, особенно если потрудиться не пропустить перегрева прибора и ограничить величину тока. смысл напряжения для лавинного пробоя колеблется в границах значений через 5 по 1000 В, зависит от плодотворных необыкновенностей диода и значения легирования кремния.

Оптимизация лавинного диода

Рисунок 1. Мощный силовой лавинный диод ДЛ153-2000, внешний вид

Сильные обвальные диоды марки ДЛ153-2000 употребляются в трехфазных преобразователях, частота, в каких додумывается пред 500 Гц, они служат для выпрямления усилия сильных турбогенераторов с мощностью пред 320 МВт. Для снижения пролетариев температур (допустимое свойство 175^оС) в длительном (номинальном) строю и режиме форсировки около частоте 500 Гц необходимо воспринимать обусловленные меры. Опускание трудящегося ресурса преобразователя и экспоненциальном (пропорциональном значению величины - стремительности роста) росте напряженности отказов изо увеличения температуры кремниевой структуры.

Рисунок 2. Чертеж силового лавинного диода ДЛ153-2000

В программу изысканий после уменьшению издержек силы и снижению температуры интегрированы последующие исследования:

Применение излучательных недостатков ради легирования кремниевой текстуры диода.

Распознавание медли жизни носителей заряда методом Лэкса;

Осмотр параметров статики и динамики диодов.

Установление совершенной силы издержек и температурных величин текстуры диода с дополненным охладителем.

Счет изыскания оптимизации, с поддержкой облучения кремниевой текстуры полупроводникового прибора посредством убыстренных электронов, представил усовершенствование налаженности параметров. Полная мощность издержек убавилась практически во всех пролетариев строях на 37%, а температура понижена для 28%. Счет засвидетельствовал действительность облучения текстуры ради извлечения беспроигрышных насильственных полупроводниковых приборов.

Рисунок 3. Структура лавинно-пролетного диода

Разновидность лавинного диодика – лавинно-пролетный диодик (IMPATT-диод). Он сооружен на базе лавинного умножения заряженных носителей. Устройство применяется для генерации шатаний в СВЧ-диапазоне. Рабочая район устройства – район лавинного пробоя.

Конструкция произведено из кремния и арсенида галлия (металл-полупроводник) и иные. В основе диодика, области наполненной электронами и дырками с постоянным смыслом тока появляется фаза, которая характеризуется большущим смыслом напряженности поля, она предваряет возникновение лавинного ударного фронта.

Ключевой режим лавинно-пролетного диодика – режим захваченной плазмы, положение возмещенной полупроводниковой плазмы.  Есть отдельный образ аналогичных диодов — BARITT-диоды, их охарактеризовывает инжекционно-пролетный режим.

Запросы к качеству системы включают:

1. В процессе приготовления диодов плотность дислокации кремния большущего поперечника повыше 60 мм, ограничивается до 102см².

2. Свирла-дефекты исключаются.

3. Ограничивается оглавление О2 и С в кремнии, который преобразуется в трудные ансамбли Si-O и Si-C.

4. Примесная воздух из примесей томных и щелочных металлов на дислокациях значимо миниатюризируется.

5. Имеющие место быть, например именуемые «звездные дефекты», в облике микротрещин возникающих в итоге тепловой обработки в тяжелом кремнии и ухудшающими ВАХ устройства, важно понижаются.

Что необходимо для лавинного p-n-перехода

1. Высококачественный кремний, который владеет отсутствием структурных недостатков в облике дислокаций, свирл-дефектов, малозначительным содержанием примесных атомов и маленьким разбросом удельного сопротивления.

2. Технологическая обработка не обязана наносить повреждения кристаллической решетке, диффузия щелочных и томных металлов обязана быть ограниченна, а примесные атмосферы не обязаны бывать замеченным. И недолжна генерироваться локальная район дислокаций и упругого перенапряжения.

3. Механические перенапряжения обязаны быть исключены.

4. ОПЗ и приконтактная район не обязаны смыкаться. Малая интенсивность электронного поля обязана обеспечиваться обороной, высококачественным травлением и геометрией фаски.

Заключение

Современная техника СВЧ невообразима не считая применения полупроводниковых диодов. Видеодетектирование, гетеродинное смешение, углубление больных сигналов, генерация гармоник, переключение СВЧ мощности – эти функции, выполняемые в настоящее время полупроводниковыми диодиками в СВЧ системах. Конечно, собственно что такое многообразие применений приводит к обилию притязаний, предъявляемых к характеристикам всевозможных образов диодов. Чтобы удовольствовать сведениям притязаниям, создатель диодов располагает обусловленную волю в выборе полупроводникового материала, изо которого должны поприсутствуешь изготовлены диоды, его удельного сопротивления, схемы изготовления диода, его геометрии. Кроме того набор оптимальных электрофизических пара метров полупроводникового материала и его геометрических габаритов имеет возможность случиться сделан либо для основе экспериментального нрава, или на базе доктрине, доставляющей ассоциацию между электрофизическими параметрами полупроводника и его геометрическими объемами.