30 | 08 | 2016
Выбрать язык
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 151
Статьи : 2292
Просмотры материалов : 6471377

Посетители
Этот сайт защищен «Site Guard»
Партнеры
Online
  • [Bot]
  • [Mail.Ru]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 21 гостей
  • 3 роботов
Новые пользователи:
  • gabrielar267465
  • jeanettfishbour
Всего пользователей: 49
RSS
Подписка на новости
Специальные диоды PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
07.07.2012 11:05

Специальные диоды

Нам нужна ваша помощь! Эта страница требует корректуры - Если вы заметите какие-либо ошибки, пожалуйста, напишите на наш форум

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки изготовлены из металла с-п-перехода, а не соединение PN полупроводника. Также известен как горячий носитель диоды, диоды Шоттки характеризуются малым временем переключения (низкий обратного времени восстановления), низкое падение напряжения вперед (обычно 0,25 до 0,4 вольт для металл-кремний соединения), и низкая емкость перехода.

Условное обозначение для диода Шоттки показано на рисунке ниже .

Диодов Шоттки условное обозначение.

Прямого падения напряжения (V F), обратная времени восстановления (т р-р), а емкость перехода (C J) диодов Шоттки ближе к идеальной, чем в среднем "исправления" диода. Это делает их хорошо подходит для высокочастотных приложений. К сожалению, однако, диоды Шоттки как правило, имеют более низкий прямой ток (I F) и обратного напряжения (V RRM и постоянного тока) рейтинги, чем выпрямительные диоды и, таким образом, не подходит для приложений с участием значительного количества энергии. Хотя они используются в странах с низким напряжением переключения поставок регулятор мощности.

Диодов Шоттки технология найдет широкое применение в высокоскоростных компьютерных схем, где быстрое время переключения соответствует высокий потенциал скорости и низкой вперед падение напряжения соответствует меньшей рассеиваемой мощности при проведении.

Переключение регулятор питания, работающих на 100-х кГц не могут использовать обычные кремниевые диоды выпрямителей, как из-за их медленной скоростью переключения. Когда сигнал, подаваемый на диоде изменяется от ждем обратного смещения, проведение продолжается в течение короткого времени, а операторы в настоящее время отстранили от истощения регионе. Проведение только после этого прекращается обратный т р время восстановления истек. Диоды Шоттки имеют более короткий срок обратного восстановления.

Независимо от скорости переключения, 0.7 V прямого падения напряжения кремниевых диодов вызывает низкая эффективность при низких поставок напряжения. Это не проблема, скажем, в 10 V питания. В 1 напряжением питания 0,7 В падение значительную часть продукции. Одним из решений является использование диодов Шоттки сила, которая имеет более низкое падение вперед.

Туннельных диодов

Туннельных диодов использовать странные квантовые явления, называемого резонансного туннелирования для обеспечения отрицательного сопротивления прямого смещения характеристик. При небольшом смещении вперед напряжения через туннельный диод, он начинает проводить ток. (Рисунок ниже (б)) как напряжение увеличивается, ток возрастает и достигает максимального значения называется ток (I P). Если напряжение увеличивается немного больше, текущие на самом деле начинает уменьшаться, пока не достигнет низшей точки называют долину ток (V). Если напряжение увеличивается еще дальше, ток начинает увеличиваться, на этот раз без снижения в другую "долину". Условное обозначение для туннельного диода показано на рисунке ниже (а).

Туннельного диода (а) Схема символ. (Б) Текущий против напряжение сюжета (с) Oscillator.

Вперед напряжения необходимо вести туннельного диода до своего пика и долины токи известны как пиковое напряжение (V P) и долины напряжение (V), соответственно. Область на графике, где ток уменьшается по мере приложенного напряжения растет (между V и V P V на горизонтальной шкале) известна как область отрицательного сопротивления.

Туннельных диодов, также известный как диодов Есаки в честь японского изобретателя Лео Есаки, в состоянии перехода между пиком и долиной текущих уровнях очень быстро, «переключения» между высоким и низким состояния проводимости гораздо быстрее, чем даже диоды Шоттки. Характеристики туннельного диода также относительно устойчивым к воздействию перепадов температуры.

Обратное напряжение пробоя по сравнению с уровнем легирования. После Цзе [SGG]

Туннельных диодов сильно легированные и в P и N регионах, в 1000 раз больше уровня выпрямителя. Это можно видеть на рисунке выше . Стандартные диоды в крайнее левое положение, стабилитроны рядом с левой, и туннельных диодов справа от пунктирной линией. Сильного легирования производит необычайно тонкий истощение региона. Это приводит к необычно низким обратным напряжением пробоя с высокой утечки. Тонкой области истощение приводит к высокой емкости. Чтобы преодолеть это, туннельного диода площадь должна быть крошечной. Вперед характерной диод состоит из двух областей: нормальный вперед характеристика диода с текущим ростом экспоненциально за V F, 0,3 V для Ge, 0,7 V для Si. Между 0 V и V F является дополнительным "отрицательного сопротивления" характерный пик. Это связано с квантово-механического туннелирования с участием двойной-волновой природы электронов. Истощение региона является достаточно тонким по сравнению с эквивалентной длины волны электрона, что они могут через туннель. Они не должны преодолевать нормальными вперед диода V F. Уровень энергии зоны проводимости N-типа перекрывает уровень валентной зоны в р-области. С увеличением напряжения, туннелирование начинается, уровни перекрываются, ток возрастает до точки. В текущем дальнейшим увеличением уровней энергии перекрываются меньше, ток уменьшается с увеличением напряжения. Это "отрицательного сопротивления" части кривой.

Туннельных диодов не очень хорошие выпрямители, так как они имеют сравнительно высокий "утечки" тока при обратном предвзятым. Следовательно, они находят применение лишь в специальных схемах, где их уникальные туннельного эффекта имеет значение. Для использования туннельного эффекта, эти диоды поддерживается при напряжении смещения где-то между пиком и уровнем долины напряжения, всегда в прямом смещении полярности (анод положительного и отрицательного катода).

Пожалуй, самым распространенным применением туннельного диода в простой высокочастотных цепей генератора, как на рисунке выше (с), где он позволяет источника постоянного тока напряжением способствовать власть ЖК «танк» схеме, диод проведения, когда напряжение на он достигает пика (туннель) уровне и эффективно изолирующий и во всех остальных напряжений. Резисторов смещения туннельного диода на несколько десятых вольта сосредоточены на отрицательную часть сопротивления характеристической кривой. LC резонансного контура может быть часть волновода для микроволновых операции. Колебания до 5 ГГц можно.

В свое время туннельного диода был только твердотельных СВЧ усилителей доступны. Туннельные диоды были популярны начиная с 1960-х годов. Они жили дольше, чем лампы бегущей волны усилителей, является важным фактором в спутниковых передатчиков. Туннельных диодов, также устойчивы к радиации из-за сильного легирования. Сегодня различные транзисторы работают на сверхвысоких частотах. Даже небольшие туннельных диодов сигнала являются дорогостоящими и трудно найти сегодня. Существует один оставшийся производитель германиевых диодов туннель, и никто на кремниевых приборов. Они иногда используются в военной технике, потому что они не чувствительны к изменениям радиационной и больших температур.

Там были некоторые исследования с участием возможной интеграции кремниевых диодов туннель в КМОП интегральных схем. Они, как считается, способен управлять 100 ГГц в цифровых схем. Единственным производителем германиевых приборов производит их по одному. Пакетной обработки для кремниевых диодов туннеля должны быть разработаны, а затем интегрироваться с традиционными процессами CMOS. [SZL]

Диод Есаки туннеля не следует путать с туннельно-резонансного диода CH 2 , более сложные конструкции из сложных полупроводников. RTD является недавняя разработка способна более высокой скорости.

Светодиоды

Диоды, как и все полупроводниковые приборы, регулируется принципами, изложенными в квантовой физике. Один из этих принципов является эмиссия конкретных частот лучистой энергии, когда электроны падают с более высокого уровня энергии на более низкий энергетический уровень. Это тот же самый принцип действует в неоновая лампа, характерной розово-оранжевое свечение ионизированного неоновых в связи с особенностями перехода энергия его электронов в условиях электрического тока. Уникальный цвет свечения неоновой лампы связано с тем, что его неоновыми газ внутри трубки, а не за счет определенное количество тока через трубку или разности потенциалов между двумя электродами. Неоновый газ светится розово-оранжевый в широком диапазоне ионизирующих напряжений и токов. Каждый химический элемент имеет свою "подпись" выбросы лучистой энергии электронов, когда его «прыгать» между различными, квантованные уровни энергии. Водород, например, светится красным, когда ионизированный, паров ртути светится синим цветом. Именно это делает спектрографический идентификации элементов возможного.

Электроны, протекающий через соединение PN опыт подобных переходов в энергетическом уровне, и излучают лучистую энергию, как они это делают. Частота этой лучистой энергии определяется кристаллической структуры полупроводниковых материалов и элементов, ее составляющих. Некоторые полупроводник, состоящий из специальных химических соединений, излучают энергию излучения в спектре видимого света, что и электроны уровня изменения энергии. Проще говоря, эти переходы, когда свечение вперед предвзятым. Диод намеренно направленных на свет, как лампы называют светоизлучающих диодов, или LED.

Вперед предвзято кремниевых диодов выделяют тепла, электронов и дырок от N-типа и р-типа, соответственно, рекомбинируют на перекрестке. В прямом направлении светодиод, при рекомбинации электронов и дырок в активную область на рисунке ниже (с) дает фотонов. Этот процесс известен как электролюминесценции. Чтобы от фотонов, потенциальный барьер, через который электроны попадают должна быть выше, чем у кремниевых диодов. Прямого падения диод может колебаться до нескольких вольт для некоторых цветов светодиодов.

Диоды из комбинации элементов галлий, мышьяк и фосфор (так называемый арсенида галлия, фосфид) свечение ярко-красные, и являются одними из наиболее распространенных индикаторов производства. Изменяя химический округа перехода PN, различные цвета могут быть получены. Ранние поколения светодиодов красного, зеленого, желтого, оранжевого и инфра-красный, последующие поколения включены синий и ультрафиолетовый, с фиолетовым является последним цвета, добавляемого к выбору. Другие цвета могут быть получены путем объединения двух или более первичных цветов (красного, зеленого и синего) светодиода вместе в одном пакете, разделяя те же оптические линзы. Это позволило многоцветные светодиоды, такие как трехцветный светодиодов (имеется в продаже в 1980 году) с использованием красного и зеленого цвета (что может вызвать желтый), а затем светодиоды RGB (красный, зеленый и синий), которые охватывают весь спектр цветов.

Схема символом индикатор правильной формы диод внутри круга, с двумя маленькими стрелками далеко (с указанием испускаемого света), как показано на рисунке ниже .

LED, светодиодах: (а) условное обозначение. (Б) Плоская сторона и коротком поводке устройства соответствуют катода. (С) Сечение Led умирают.

Это обозначение того, две небольшие стрелки от устройства является общим для схемы обозначения всех светоизлучающих полупроводниковых приборов. И наоборот, если устройство светло-активированной (это означает, что входящий свет стимулирует его), то символ будет иметь две небольшие стрелки на него. Светодиоды могут ощущать свет. Они производят небольшое напряжение при воздействии света, так же, как солнечная батарея в небольших масштабах. Это свойство может быть самодеятельного применяются в различных светочувствительных схем.

Поскольку светодиоды изготавливаются из различных химических веществ, чем кремниевые диоды, их вперед падения напряжения будут различными. Как правило, светодиоды имеют значительно больше вперед, чем падение напряжения выпрямительных диодов, колеблется от 1,6 вольт до более чем 3 вольта, в зависимости от цвета. Типичный рабочий ток для стандартных размеров светодиод около 20 мА. При работе индикатор от источника постоянного тока напряжением больше прямое напряжение светодиода, последовательно соединенных "падения" резистор должен быть включен, чтобы предотвратить полное напряжение источника повреждения светодиодов. Рассмотрим в качестве примера схему на рисунке ниже (а) с помощью 6 V источника.

Установка тока светодиода при токе 20 мА. (А) за 6 источника V, (б) для 24 V источник.

С светодиодной падение 1,6 вольт, будет 4,4 вольта упал через резистор. Размеры резистор для светодиода ток 20 мА, так же просто, как с его падением напряжения (4,4 В) и деления на ток (20 мА), в соответствии с законом Ома (R = E / I). Это дает нам цифру в 220 Ω. Расчет рассеиваемой мощности для этого резистора, мы берем его падение напряжения и умножить на его текущий (P = IE), и в конечном итоге с 88 мВт, а в рейтинге 1/8 Вт резистор. Более высокое напряжение батареи требуют больших значений понижение сопротивления и, возможно, повышенной мощности резисторы рейтинг также. Рассмотрим пример на рисунке выше (б) при напряжении питания от 24 вольт:

Здесь падение резистора должен быть увеличен до размера 1,12 кОм отказаться 22,4 вольт при токе 20 мА, так что индикатор по-прежнему получает лишь 1,6 вольт. Это также делает более высокую мощность рассеяния резисторов: 448 мВт, почти половина ватт энергии! Очевидно, что резистор рассчитанный на 1/8 ватт рассеиваемой мощности или даже 1/4 Вт диссипацией будет перегреваться, если использовать здесь.

Падение значения резисторов не должны быть точными для светодиодных цепей. Предположим, что мы должны были использовать резистор 1 кОм вместо 1,12 кОм резистор в схеме, показанной выше. В результате будет немного больше ток и светодиод падение напряжения, в результате чего более яркий свет от светодиода и немного снижается срок службы. Падение резистор с сопротивлением слишком много (скажем, 1,5 кОм вместо 1,12 кОм), приведет к сокращению ток, менее светодиодной напряжения и регулятор света. Светодиоды являются весьма терпимы к изменению применяемых властью, так что вам не нужно стремиться к совершенству в размеры снижается сопротивление.

Несколько светодиодов иногда требуется, скажем, в освещении. Если светодиоды работают параллельно, каждый из них должен иметь свой ​​собственный ограничительный резистор как показано на рисунке ниже (), чтобы обеспечить ток деления более равномерно. Тем не менее, это более эффективно управлять светодиодами (рис. ниже (б)) с одного резистора падает. Поскольку число серий светодиодов увеличивает стоимость резистора должен уменьшаться для поддержания тока, в точку. Количество светодиодов (V F) не может превышать возможности блока питания. Несколько строк серии могут быть использованы как показано на рисунке ниже (с).

Несмотря выравнивания токов в несколько светодиодов, яркость устройства могут не совпадать из-за различий в отдельных частях. Части могут быть выбраны для яркости для критически важных приложений.

Несколько светодиодов: (а) параллельно, (б) в серии (с) последовательно-параллельного

Кроме того, благодаря своим уникальным химический состав, светодиоды имеют гораздо, гораздо ниже пикового обратного напряжения (PIV), рейтинги, чем обычные выпрямительные диоды. Типичный светодиодной может быть оценен в 5 вольт в обратном смещении режима. Таким образом, при использовании переменного тока для питания светодиодов, подключение защитного выпрямительный диод анти-параллельно светодиодов для предотвращения обратного пробоя каждый второй половины цикла как показано на рисунке ниже (а).

Вождение с светодиодной AC

Анти-параллельных диодов на рисунке выше, может быть заменен на анти-параллельно светодиодов. В результате пара анти-параллельно светодиоды загораются на переменном полупериодов переменного тока синусоидальной. Эта конфигурация привлекает 20 мА, разделив ее поровну между светодиодами на чередующихся циклов AC пополам. Каждый светодиод получает только 10 мА за счет этого обмена. То же самое можно сказать и о светодиодных антипараллельно сочетании с выпрямителем. Светодиодные получает только 10 мА. Если 20 мА была необходима для светодиодов (ы), резистора может быть в два раза.

Прямое падение напряжения светодиода обратно пропорциональна длине волны (λ). Как уменьшением длины волны происходит от инфракрасного до видимых цветов к ультрафиолету, V е увеличивается. Хотя эта тенденция наиболее заметна в различные устройства от одного производителя, диапазон напряжений для конкретной светодиодный от разных производителей варьируется. Этот диапазон напряжений приведены в таблице ниже .

Оптические и электрические свойства светодиодов

Индикатор λ нм (= 10 -9 м) V F (с) V F (к)
инфракрасный 940 1,2 1,7
красный 660 1,5 2,4
оранжевый 602-620 2,1 2,2
желтый, зеленый 560-595 1,7 2,8
белый, синий, фиолетовый - 3 4
ультрафиолетовый 370 4,2 4,8

Как лампы, светодиоды превосходят лампы накаливания по-разному. Прежде всего, это производительность: выход светодиодов намного больше света на ватт мощности электрических затрат, чем лампы накаливания. Это значительное преимущество, если замыкание в вопрос с батарейным питанием, эффективность перевода на срок службы батареек. Во-вторых, тот факт, что светодиоды являются гораздо более надежными, имеющие гораздо больший срок службы, чем лампы накаливания. Это потому, что светодиоды являются «холодными» устройств: они работают при значительно более низких температурах, чем лампы накаливания с раскаленным металлом нити, восприимчивы к разрушению от механических и тепловых ударов. В-третьих, это высокая скорость, с которой светодиоды могут быть включены или выключены. Это преимущество также в связи с «холодным» работы светодиодов: они не должны преодолеть тепловой инерции при переходе от у к о, или наоборот. По этой причине, светодиоды используются для передачи цифрового (вкл / выкл) информацию в виде импульсов света, проведенного в пустом пространстве или с помощью волоконно-оптического кабеля, при очень высоких показателей скорости (миллионы импульсов в секунду).

Индикаторы успеха в монохроматического освещения, как дорожные знаки и автомобильные задние фонари. Накаливания являются ужасным в этом приложении, так как они требуют фильтрации, снижению эффективности. Светодиоды не требует фильтрации.

Одним из основных недостатков использования светодиодов в качестве источников освещения является их монохроматические (одноцветные) излучения. Никто не хочет читать книгу при свете красного, зеленого или синего светодиода. Однако, если используется в комбинации, индикатор цвета можно смешивать для более широкого спектра свечения. Новый источник света широкий спектр белых светодиодов. В то время как маленькие белые индикаторы панели были доступны в течение многих лет, приборов освещения класса все еще находятся в развитии.

Эффективность освещения

Тип лампы Эффективность люмен / ватт Жизнь часов ноты
Белый светодиод 35 100000 дорогой
Белый светодиод, будущее 100 100000 R & D целевой
Лампа накаливания 12 1000 недорогой
Галоген 15-17 2000 высокое качество света
Компактные люминесцентные 50-100 10000 экономически эффективным
Натрия пара, р 70-200 20000 на открытом воздухе
Пары ртути 13-48 18000 на открытом воздухе

Белый светодиод синего светодиода захватывающий фосфор который испускает желтый свет. Голубой плюс желтый приближается белый свет. Характер фосфора определяет характеристики света. Красный фосфор могут быть добавлены для улучшения качества желтый плюс синий смеси за счет эффективности. Таблица выше сравнивает белых светодиодов подсветки на ожидаемых будущих устройств и других обычных ламп. Эффективность измеряется в лм светового потока на один ватт входной мощности. Если в 50 лм / Вт устройство может быть улучшен до 100 лм / Вт, белые светодиоды будут сопоставимы с компактными люминесцентными лампами в эффективности.

Светодиоды в целом были основным предметом R & D с 1960-х годов. В связи с этим нецелесообразно, чтобы охватить все геометрии, химии, а также характеристики, которые были созданы на протяжении десятилетий. Первые устройства были относительно тусклыми и взял умеренных течений. Эффективность была улучшена в последующих поколений вплоть до его опасным внимательно и прямо в светодиодным. Это может привести к повреждению глаз, а светодиоды требуется только незначительное увеличение падения напряжения (V) и ток. Современные высокопроизводительные устройства интенсивность достигла 180 лм использованием 0,7 ампер (82 лм / Вт, Luxeon Rebel серии холодный белый), и даже модели с более высокой интенсивности можно использовать даже большие токи с соответствующим увеличением яркости. Другие события, такие как квантовые точки, являющиеся предметом данного исследования, так что ожидаем увидеть новые вещи для этих устройств в будущем

Лазерные диоды

Лазерный диод является дальнейшим развитием на регулярной светоизлучающих диодов, или LED. Термин "лазер" себя на самом деле сокращение, несмотря на то его часто пишутся строчными буквами. "Лазер" означает L IGHT mplification на S timulated E миссии adiation R, и ссылается на другой странный процесс квантового которой характерно света, испускаемого электронами падения с высокого уровня на низкий уровень энергетических состояний в материале, стимулировать другие электроны в вещества, чтобы подобные «скачки», в результате чего синхронизированный выход света от материала. Эта синхронизация распространяется на фактического фазы излучаемого света, так что все световые волны испускаемого "генерации" материал не такой же частоты (цвета), но и той же фазе друг с другом, так что они дополняют друг друга и могут путешествовать в очень плотно ограничивается, nondispersing луча. Именно поэтому лазерный свет остается так замечательно внимание на большие расстояния: каждый световой волны, идущей от лазера в ногу друг с другом.

(А) Белый свет многих длинах волн. (Б) моно-хроматических Светодиодный индикатор, одной длины волны. (С) фазы когерентного света лазера.

Лампы накаливания производства "белой" (смешанной частоты, или смешанные цвета) свет как показано на рисунке выше (а). Регулярные светодиоды монохроматического света: те же частоты (цвета), но различных фаз, в результате аналогичного дисперсии луч на рисунке выше (б). Лазерные светодиоды когерентного света: свет, который, как монохроматического (одного цвета) и монофазные (однофазный), в результате точного заключения луч как показано на рисунке выше (с).

Лазерное излучение находит широкое применение в современном мире: все, начиная от съемки, где прямо и nondispersing светового луча очень полезно для точной прицельной измерение маркеров, для чтения и записи оптических дисков, где только узость сфокусированного лазерного луча в состоянии решить микроскопических "ямы" в поверхность диска включает двоичная 1 и 0 цифровой информации.

Некоторые лазерные диоды требуют специальных мощных "пульсирующей" схемы для доставки большого количества тока и короткими очередями. Другие лазерные диоды могут работать непрерывно при низком энергопотреблении. В непрерывный лазер, лазерное воздействие происходит только в пределах определенного диапазона диода, что требует той или иной форме ток-регулятор цепи. С возрастом лазерных диодов, их потребности в энергии может измениться (больше ток, необходимый для меньшей мощности), но следует помнить, что маломощные лазерные диоды, как светодиоды, достаточно долгоживущих устройств, с типичным сроком службы в десятки тысяч часов.

Фотодиоды

Фотодиод является диод оптимизированные для производства электронного тока в ответ на облучение ультрафиолетовой, видимой или инфракрасный свет. Кремний наиболее часто используется для изготовления фотодиодов, хотя, германия и арсенида галлия могут быть использованы. Узел, через который свет проникает в полупроводник должен быть достаточно тонким, чтобы передать большую часть света в активной области (истощение область), где свет превращается в электрон дырочных пар.

На рисунке ниже мелким P-типа диффузии в N-типа пластин производит соединение PN вблизи поверхности пластины. П-образный слой должен быть тонким, чтобы пройти столько же света, как это возможно. Тяжелые N + диффузия на задней пластине вступает в контакт с металлизации. Верхняя металлизации может быть мелкой сетки металлические пальцы на верхней пластины для больших клеток. В небольших фотодиодов, верхний контакт может быть единственный провод связи обратиться в голом кремния р-типа сверху.

Фотодиод: символ Схема и поперечное сечение.

Свет, попадающий в верхней части стека фотодиод падает экспоненциально с глубиной кремния. Тонкий верхний Р-слоя позволяет большинству фотоны проходят в обедненной области, где пары электрон-дырка образуется. Электрического поля по области обеднения благодаря встроенному в диодных потенциал заставляет электроны быть уничтожена в N-слое, отверстия в р-слое. На самом деле электрон-дырочной пары могут образовываться в любом из полупроводниковых областей. Тем не менее, образованных в области обеднения, скорее всего, будут разделены на соответствующие N и P-регионы. Многие пары электрон-дырка образуется в P и N-области рекомбинации. Лишь немногие делают это в области обеднения. Таким образом, несколько пар электрон-дырка в N и P-регионов, и больше всего в области обеднения вклад в фототок, что в текущем результате света, попадающего на фотодиод.

Напряжение от фотодиода можно наблюдать. Работа в этом фотоэлектрических (PV) режим не является линейным в широком динамическом диапазоне, хотя он чувствителен и имеет низкий уровень шума на частотах менее 100 кГц. Предпочтительный режим работы часто фототока (ПК), поскольку текущий линейно пропорциональна световому потоку в течение нескольких десятилетий напряженности, и более высокая частота ответа может быть достигнута. Режим ПК достигается при обратном смещении или нулевом смещении на фотодиод. Усилитель тока (трансимпедансным усилителя) должны быть использованы с фотодиода в режиме ПК. Линейность и режиме ПК достигается тех пор, пока диод не стал прямом направлении.

Высокая скорость работы часто требуется фотодиодов, в отличие от солнечных батарей. Скорость является функцией емкости диода, который может быть сведен к минимуму за счет уменьшения ячеек. Таким образом, датчик для высокоскоростных волоконно-оптической связи будут использовать площадь не больше, чем необходимо, скажем, 1 мм 2. Емкость может быть уменьшена за счет увеличения толщины области обеднения, в процессе производства или за счет увеличения обратного смещения на диоде.

PIN диод диод булавкой или PIN-диод фотодиод с внутренним слоем между P и N-регионов как показано на рисунке ниже . Р - Я ntrinsic-N структуры увеличивает расстояние между P и N проводящих слоев, уменьшая емкость, увеличивая скорость. Объем фото чувствительном регионе также увеличивается, повышение эффективности преобразования. Полоса пропускания может продлить до 10 о ГГц. PIN фотодиодов являются предпочтительными для высокой чувствительности и высокой скорости при умеренных затратах.

PIN-фотодиод: внутренняя область увеличивает толщину области обеднения.

Лавина фотодиод: лавинный фотодиод (APD) предназначены для работы при высоких смещения показывает обратное электронного мультипликативный эффект аналогичный ФЭУ. Обратного смещения может работать с 10-вольт почти до 2000 В. высокий уровень обратного смещения ускоряет фотон создали электронно-дырочной пары в собственном регионе достаточно высокая скорость для бесплатных дополнительных носителей в результате столкновений с кристаллической решеткой. Таким образом, многие электроны в результате фотон. Мотивацией для APD является достижение усиления в фотодиод преодолеть шум во внешних усилителей. Это работает до некоторой степени. Тем не менее, APD создает шум сам по себе. На высокой скорости APD превосходит усилитель комбинация диодов PIN-код, но не для низких скорости. APD являются дорогими, примерно цена ФЭУ. Таким образом, они только конкурировать с PIN-фотодиодов для нишевых применений. Одно из таких приложений является одним счета фотонов применительно к ядерной физике.

Солнечные батареи

Фотодиод оптимизирован для эффективной доставки питания к нагрузке солнечной батареи. Он работает в режиме фотоэлектрических (PV), поскольку он смещен в прямом по напряжению разработан на нагрузке сопротивлением.

Монокристаллических фотоэлементов производится в процесс похож на полупроводниковых обработки. Это включает в себя выращивание одной були кристалла из расплава кремния высокой чистоты (P-типа), однако, не столь высокой чистоты, как и для полупроводников. Були является алмаз пилили и пилили провода на пластины. Концы були должны быть уничтожены или переработаны, и кремний теряется в пилу пропила. Поскольку современные клетки почти квадратный, кремний теряется в квадратуре були. Ячейки могут быть выгравированы на текстуру (Roughen) поверхность, чтобы помочь ловушку свет внутри клетки. Значительные потери кремния в производстве 10 или 15 см квадратных пластин. В эти дни (2007), он является общим для солнечных производитель клетку купить вафли на данном этапе от поставщиков для полупроводниковой промышленности.

P-типа вафли загружены спина к спине в плавленый кварц лодки подвергая только внешняя поверхность N-типа легирующей примеси в диффузионной печи. Диффузионного процесса образует тонкую п-слой в верхней части клетки. Диффузии и шорты края клетки спереди и сзади. Периферии должны быть удалены от плазменного травления для unshort клетки. Серебро и алюминий или пасты показаны на обратной стороне клетки, и серебряная сетка на передней панели. Они спекается в печи для хорошего электрического контакта. (Рис. ниже )

Клетки соединены последовательно с металлическими лентами. Для зарядки аккумуляторов 12 В, 36 ячеек на примерно 0,5 V, вакуум между ламинированные стекла, и обратно полимер металлом. Стекло может иметь шероховатую поверхность, чтобы помочь ловушка света.

Кремниевые солнечные ячейки

Конечная коммерческих высокую эффективность (21,5%) монокристалла кремния солнечных элементов есть все контакты на задней панели камеры. Активная зона клетки увеличивается на перемещение вверх (-) контактных проводов к задней части камеры. Верхний (-) контакты, как правило, сделаны на N-типа кремния в верхней части клетки. На рисунке ниже (-) контакты сделаны N + диффузии на дне чередуются с (+) контакты. Верхняя поверхность текстурированная, чтобы помочь в свете захвата в клетке .. [ВМЗ]

Высокая эффективность солнечных батарей со всеми контактами на задней панели. Адаптировано из рисунка 1 [ВМЗ]

Клетки Multicyrstalline кремния начинают как расплавленный кремний литой в прямоугольную форму. Поскольку кремний охлаждается, она кристаллизуется в нескольких крупных (мм см размером) хаотически ориентированных кристаллов, а не один. Остальная часть процесса такая же, как для отдельных клеток кристалла. Готовые клетки показать линии, разделяющие отдельные кристаллы, а если клетки были взломаны. Высокая эффективность не столь высокой, как отдельных клеток кристалла за счет потерь на границах кристаллов зерна. Клеточной поверхности, не может быть шероховатой путем травления из-за хаотической ориентации кристаллов. Тем не менее, antireflectrive покрытие повышает эффективность. Эти клетки являются конкурентным для всех, кроме применения космической техники.

Три слоя клеток: высокая эффективность солнечных батарей является стек из трех ячеек настроен на поглощения различных участков солнечного спектра. Хотя три ячейки могут быть уложены друг над другом, монолитный одной кристаллической структуры из 20 полупроводниковых слоев является более компактным. На 32% эффективность, в настоящее время (2007 г.) выступает за кремния для применения космической техники. Высокая стоимость не позволяет ему найти множество землю связанных приложений, отличных от концентраторами на основе линз или зеркал.

Интенсивные исследования, недавно выпустила версии расширены для наземных концентраторов на 400 - 1000 солнц и 40,7% эффективности. Это требует либо большого недорогие линзы Френеля или отражателя и небольшой участок дороги полупроводника. Такое сочетание считается конкурировать с недорогими клетки кремния для солнечной энергетики. [RRK] [LZy]

Металл органического химического осаждения паров (MOCVD) на хранение слоев поверх P-типа подложки германия. Верхних слоев N и P-типа фосфид индия галлия (GaInP) с шириной запрещенной зоны 1,85 эВ, поглощает ультрафиолетовый и видимый свет. Эти волны имеют достаточно энергии, чтобы превышает ширину запрещенной зоны. Более длинные волны (меньшей энергией), не хватает энергии для создания электронно-дырочной пары, и передать до следующего слоя. Галлий арсенид слои с шириной запрещенной зоны 1,42 эВ, поглощает ближнем инфракрасном свете. Наконец, слой германия и подложка поглощает далекой инфракрасной области. Серия из трех клетки вырабатывают напряжение, которое является суммой напряжений из трех клеток. Напряжение разработан каждого материала составляет 0,4 V меньше, чем энергия запрещенной зоны приведены в таблице ниже . Например, для GaInP: 1,8 эВ / E - 0,4 = 1,4 В. Для всех трех напряжение 1,4 В + 1,0 В + 0,3 В = 2,7 В. [BRB]

Высокая эффективность тройной слой солнечной батареи.

Слой Ширина запрещенной зоны Свет поглощается
Фосфид индия галлия 1,8 эВ УФ, видимой
Арсенид галлия 1,4 эВ ближней инфракрасной
Германий 0,7 эВ инфракрасной

Кристаллических солнечных батарей имеют длительный срок годности. Многие массивы гарантируется в течение 25 лет, и считается, что хорошо для 40 лет. Они не страдают начальной деградации по сравнению с аморфным кремнием.

И одно-и поликристаллического солнечных элементов на основе кремниевых пластин. Кремния и подложки и активного слоя устройства. Много кремния потребляется. Такая клетка уже не одно десятилетие, и занимает около 86% солнечного рынке электроэнергии. Для получения дополнительной информации о кристаллических солнечных элементов увидеть Honsberg. [CHS]

Аморфного кремния тонкопленочных солнечных элементов использовать небольшое количество активного сырья, кремния. Около половины стоимости обычных кристаллических солнечных элементов является кремний солнечного класса клеток. Тонкий процесс осаждения пленок снижает эти затраты. Недостатком является то, что эффективность составляет примерно половину от обычной кристаллической ячейки. Кроме того, эффективность снижается на 15-35% при воздействии солнечного света. 7% эффективная клетка вскоре возрасте до 5% эффективности. Тонкая пленка аморфного кремния клеток работать лучше, чем кристаллические клетки в тусклом свете. Они хорошее применение в солнечных батареях калькуляторов.

Номера на основе кремния солнечных элементов составляет около 7% рынка. Это тонкопленочных поликристаллических продуктов. Различные соединения полупроводников являются предметом исследований и разработок. Некоторые не-кремниевых продуктов в производстве. Как правило, эффективность лучше, чем аморфный кремний, но не так хорошо, как кристаллический кремний.

Кадмия теллурида как поликристаллического тонкой пленки на металл или стекло может иметь более высокую эффективность, чем аморфный кремний тонких пленок. Если нанесенные на металл, что слой является отрицательным контакт с теллурида кадмия тонкой пленки. Прозрачный P-типа сульфида кадмия на вершине теллурида кадмия служит буферным слоем. Положительный контакт верхней прозрачной, электропроводящие фтора легированного оксида олова. Эти слои могут быть установлены на жертвенный фольги вместо стекла в процессе в следующем pargraph. Жертвенный фольга удаляется после того, как камера крепится к постоянной подложки.

Кадмия теллурида солнечных элементов на стекло или металл.

Процесс сдачи теллурида кадмия на стекло начинается с отложением N-типа прозрачной, электрически благоприятный, оксида олова на стеклянной подложке. Следующий слой р-типа теллурида кадмия, хотя, N-типа или внутренние могут быть использованы. Эти два слоя составляют NP перехода. AP + (тяжелые P-типа) слоя теллурида свинца, помогает в установлении низких сопротивления контакта. Металлического слоя делает окончательный контакт с теллурида свинца. Эти слои могут быть установлены путем вакуумного осаждения, химического осаждения паров (CVD), трафаретная печать, электроосаждения, или атмосферное давление химического осаждения паров (APCVD) в гелий. [KWM]

Изменение теллурида кадмия не содержит ртути теллурида кадмия. Имея низкое сопротивление сыпучих и ниже контактного сопротивления повышает эффективность за теллурида кадмия.

Кадмий Индий галлия солнечных батарей (CIGS)

Кадмий Индий галлия: наиболее перспективных тонкопленочных солнечных батарей в это время (2007 год) производится по десятибалльной дюймовый широкий рулон гибких полиимидных-кадмиевые индия галлия (CIGS). Он имеет впечатляющий КПД 10%. Хотя, коммерческого класса кристаллический кремний клеток превысило эту десятилетий назад, CIGS должна стоить конкурентоспособными. Осаждения находятся на достаточно низкой температуре использовать полиимид полимерной подложке, а не из металла или стекла. (Рис. выше ) CIGS производится в рулон свернуть процесс, который должен снизить затраты. КОНЦЕРТЫ клетки также могут быть произведены изначально низкой стоимости процесса электрохимической. [EET]

  • ОБЗОР:
  • Большинство солнечных батарей монокристалл кремния или multicrystal по причине их высокой эффективности и умеренной ценой.
  • Менее эффективным тонких пленок из различных материалов аморфного или поликристаллического составляют остальную часть рынка.
  • Таблица ниже сравнивает выбранные солнечных батарей.

Солнечные свойства клетки

Солнечная типа клеток Максимальная эффективность Практическая эффективность Примечания
Селен, поликристаллический 0,7% - 1883 Чарльз Фритц
Кремний, монокристалл - 4% 1950-х годов, в первую кремния солнечных элементов
Кремний, монокристалл PERL, наземных, космических 25% - солнечные автомобили, стоимость = 100х коммерческих
Кремний, монокристалл, коммерческих наземных 24% 14-17% $ 5 - $ 10/peak Вт
Cypress Semiconductor, Sunpower, монокристалл кремния 21,5% 19% все контакты на сотовые назад
Фосфида индия галлия / арсенида галлия / германия, монокристалла, многослойные - 32% Предпочтение в пространстве.
Расширенный наземной версии выше. - 40,7% Использование оптического концентратора.
Кремния, поликристаллического 18,5% 15,5% -
Тонкие пленки, - - -
Кремния, аморфного 13% 5-7% Разлагается в солнечном свете. Хорошие помещения для калькуляторов или пасмурно на улице.
Кадмия теллурида поликристаллического 16% - стеклянную или металлическую подложку
Медные арсенида индия диселенида, поликристаллический 18% 10% 10-дюймовый гибкий полимер Интернете. [NTH]
Органических полимеров, 100% пластик 4,5% - R & D проектов

Варикап или варакторного диоды

Переменной емкости диода известен как варикап диода или варикапа. Если диод обратном направлении, изоляционные плиты обедненной области между двумя полупроводниковыми слоями. Во многих диодах ширина обедненной области может быть изменен путем изменения обратного смещения. Это зависит емкость. Этот эффект усиливается в варикап диодов. Схема символов показано на рисунке ниже , один из которых упакован в двойной общим катодом диода.

Варикап диод: емкость зависит от обратного смещения. Это зависит частота резонансных сети.

Если варикап диод является частью колебательного контура, как на рисунке выше , частота может быть изменена с контролем напряжения, контроля. Большая емкость, низкая X с, в серии с варикапа предотвращает V контроль от того, короткое замыкание на катушке индуктивности L. Пока серия конденсаторов большой, он имеет минимальное влияние на частоту резонансного контура. С дополнительно может быть использован для установки в центре резонансной частоте. V контроль может изменять частоту около этой точки. Обратите внимание, что необходимые активные схемы, чтобы резонансные колебания сеть не отображается. В качестве примера варикап диод настроен утра радиоприемник см. "электронная варикапов настройки диод," Глава 9

Некоторые варикап диоды могут быть отнесены к резким, hyperabrupt, или супер-гипер-крутой. Они относятся к изменению емкости перехода с изменением обратного смещения как резкий или гипер-крутой, или супер hyperabrupt. Эти диоды предлагают сравнительно большие изменения в емкости. Это полезно, когда осцилляторов и фильтров не охватила широкий спектр частот. Изменение смещения резкого варикапов по рейтингу пределы изменения емкости от пропорции 4:1, hyperabrupt на 10:01, супер hyperabrupt на 20:1.

Varactor диоды могут быть использованы в цепях умножения частоты. См. раздел "Практические аналоговых схем полупроводниковой" Varactor множитель

Привязка диод

Оснастка диодов, также известный как диод шаг предназначен для использования в высоких множителей частоты соотношение до 20 ГГц. Когда диод смещен в прямом, заряд сохраняется на стыке PN. Этот заряд обращается в качестве диода обратном направлении. Диод выглядит низким сопротивлением источника тока при прямом смещении. При обратном смещении применяется он по-прежнему выглядит как низкий импеданс источника, пока все это обвинение не снято. Затем "снимки" в высокоимпедансное состояние вызывает импульсное напряжение, богатый обертонами. Приложений гребень генератор, генератор многих гармоник. Умеренное питание 2x и 4x мультипликаторы другое приложение.

PIN-диоды

PIN диод быстро низкий диод переключения емкости. Не путайте PIN переключения диода с фотодиод PIN-код здесь . PIN диод производится как диод кремния переключение с внутренней региона добавлен между слоями PN перехода. Это приводит к истощению толще области, изоляционного слоя на стыке обратный диод предвзятым. Это приводит к снижению емкости, чем обратном направлении переключения диода.

Pin диод: сечение в соответствие с условное обозначение.

PIN-диоды, используемые в месте перехода диодов в радиочастотной (RF) приложений, например, T / R переключатель здесь . 1N4007 1000 В, 1 А общая мощность диодов цель, как сообщается, могут быть использованы как диод переключение PIN-код. Высокий рейтинг напряжение этого диода достигается за счет включения внутренних слоев деления перехода. Это внутренний слой делают 1N4007 PIN-диода. Другое применение PIN-диода в качестве антенны переключения здесь для приемника пеленгатора.

PIN-диоды служат переменные резисторы при прямом смещении изменяется. Одно из таких приложений является напряжение переменного аттенюатора здесь . Низкая характеристика емкости PIN-диоды, расширяет частотный плоский реакции аттенюатора на сверхвысоких частотах.

IMPATT диод

Воздействие лавинно время диод высокой мощности радиочастотного (RF) генератора осуществляется с 3 до 100 ГГц. IMPATT диодов на основе кремния, арсенида галлия и карбида кремния.

Диод IMPATT в обратном направлении выше пробивного напряжения. Высокий уровень легирования производить тонкую область истощения. В результате сильного электрического поля быстро ускоряется носителей, свободные другими перевозчиками при столкновении с кристаллической решеткой. Отверстия прокатилась в области Р +. Электроны дрейфуют к регионам N. Каскадный эффект создает лавину тока, который увеличивает даже напряжения на переходе уменьшается. Импульсов тока отстает от пикового напряжения на переходе. «Отрицательного сопротивления» эффект в сочетании с резонансным контуром производит колебания на высоких уровнях мощности (высокий для полупроводников).

IMPATT диода: схема генератора и сильно легированном P и N слоев.

Резонансный контур в схеме на рис выше является сосредоточенной эквивалентной схемы волновода раздел, где диод IMPATT установлен. DC обратного смещения подается через дроссель который держит РФ от потери в смещении питания. Это может быть часть волновода известен как смещение Tee. Низкая мощность передатчика РЛС можно использовать IMPATT диодов в качестве источника энергии. Они слишком шумным для использования в приемнике. [YMCW]

Ганна диод

Диод, Ганна диод Ганна

Диод Ганна исключительно состоит из N-типа полупроводника. Как таковая, она не является истинной диода. Рисунок ниже показывает, легированных N - слой окружении сильно легированных слоев N +. Напряжение через N-типа арсенида галлия диод Ганна создает сильное электрическое поле через легированных N - слой.

Ганна диод: Схема генератора и сечение только N-типа полупроводникового диода.

Как напряжение увеличивается, проводимость возрастает за счет электронов в зоне проводимости низких энергий. Как напряжение увеличивается за порогом около 1 V, электроны движутся от нижней зоны проводимости выше энергетической зоны проводимости, где они не способствуют проводимости. Другими словами, напряжение увеличивается, ток уменьшается, отрицательное состояние сопротивления. Частота колебаний определяется временем пролета электронов проводимости, которая обратно пропорциональна толщине N - слой.

Частоту можно регулировать в некоторой степени вложения диода Ганна в резонансный контур. Сосредоточенной эквивалентной схемы показано на рисунке выше, на самом деле коаксиальной линии передачи или волноводе. Галлий арсенид диоды Ганна доступны для эксплуатации от 10 до 200 ГГц с 5 до 65 МВт. Диоды Ганна может также служить в качестве усилителей. [CHW] [IAP]

Шокли диод

Динистор 4-слой тиристор используется для запуска больших тиристоров. Это только ведет в одном направлении, когда вызванные напряжением, превышающим отрыва напряжение около 20 В. См. "Тиристоры" диод Шокли . Двунаправленный версия называется сердечной. См. "Тиристоры" DIAC .

Постоянный ток диода

Постоянного тока диод, также известный как токоограничивающий диод, или ток-регулирующий диод, делает то, что следует из ее названия: она регулирует ток через него до некоторого максимального уровня. Постоянный ток диода две версии терминала JFET. Если мы попытаемся заставить больше ток через постоянного тока диод, чем его текущее регулирование точку, он просто "наносит ответный удар", удаляя более напряжения. Если бы мы могли построить схему на рисунке ниже (а) и заговор против диода диода, мы получим график, который поднимается на первый, а затем выравнивается в текущей точке регулирование как показано на рисунке ниже (б).

Постоянный ток диода: (а) Испытание цепи, (б) характерный ток напряжением против.

Одно из приложений для постоянного тока диод автоматически ограничивает ток через диод светодиод или лазер в широком диапазоне напряжения питания как показано на рисунке ниже .

Конечно, регулирование точки постоянного тока диода должна быть выбрана в соответствии с светодиодных или лазерных диодов оптимальный прямого тока. Это особенно важно для лазерного диода, не столько для LED, как обычные светодиоды имеют тенденцию быть более терпимыми к прямой ток вариаций.

Другое применение в зарядку малых вторичных батареях, где постоянно зарядный ток приводит к предсказуемым время зарядки. Конечно, большой вторичной клеточной батареи банки могут также извлечь выгоду из постоянного тока зарядки, но и постоянного тока диодов, как правило, очень небольшие устройства, ограниченные к регулированию потоков в диапазоне миллиампер.

 
Для тебя
Товарищи
девочки интим советую посмотреть.