Het effect van een krachtige siliciumcarbidediode opPIN-fotodetector
De krachtige siliciumcarbide PIN-diode is altijd een van de belangrijkste onderzoeksthema's geweest op het gebied van vermogenselektronica. Een PIN-diode is een kristaldiode die is opgebouwd uit een laag intrinsiek halfgeleidermateriaal (of een halfgeleider met een lage concentratie onzuiverheden) tussen het P+-gebied en het n+-gebied. De 'i' in PIN is een Engelse afkorting voor "intrinsiek", omdat het onmogelijk is om een zuivere halfgeleider zonder onzuiverheden te hebben. De I-laag van de PIN-diode in de praktijk is daarom min of meer gemengd met een kleine hoeveelheid P-type of N-type onzuiverheden. Momenteel maken siliciumcarbide PIN-diodes voornamelijk gebruik van een mesa-structuur en een vlakke structuur.
Wanneer de werkfrequentie van een PIN-diode hoger is dan 100 MHz, verliest de diode, als gevolg van het opslageffect van enkele ladingsdragers en het transittijdeffect in laag I, zijn gelijkrichtende werking en wordt het een impedantie-element. De impedantiewaarde verandert dan met de bias-spanning. Bij een bias van nul of een DC-omgekeerde bias is de impedantie in het I-gebied zeer hoog. Bij een DC-voorwaartse bias vertoont het I-gebied een lage impedantie als gevolg van ladingsdragerinjectie. Daarom kan de PIN-diode worden gebruikt als een element met variabele impedantie. In de microgolf- en RF-besturing is het vaak nodig om schakelcomponenten te gebruiken voor signaalomschakeling, met name in sommige hoogfrequente signaalbesturingscentra. PIN-diodes hebben superieure mogelijkheden voor RF-signaalbesturing en worden daarom veel gebruikt in faseverschuivings-, modulatie-, begrenzings- en andere circuits.
De siliciumcarbidediode met hoog vermogen wordt veel gebruikt in de energiesector vanwege zijn superieure spanningsbestendigheid, met name als gelijkrichterbuis voor hoog vermogen.PIN-diodeDe PIN-diode heeft een hoge kritische doorslagspanning VB in omgekeerde richting, vanwege de laag gedoteerde I-laag in het midden die de grootste spanningsval opvangt. Het vergroten van de dikte van zone I en het verlagen van de doteringsconcentratie van zone I kan de doorslagspanning in omgekeerde richting van de PIN-diode effectief verbeteren. De aanwezigheid van zone I verhoogt echter de voorwaartse spanningsval VF van het gehele apparaat en de schakeltijd tot op zekere hoogte. Diode gemaakt van siliciumcarbide kan deze tekortkomingen compenseren. Siliciumcarbide heeft een tienmaal hogere kritische doorslagspanning dan silicium, waardoor de dikte van zone I van de siliciumcarbidediode kan worden gereduceerd tot een tiende van die van een siliciumbuis, terwijl de hoge doorslagspanning behouden blijft. In combinatie met de goede thermische geleidbaarheid van siliciumcarbide zijn er geen noemenswaardige problemen met warmteafvoer. Daarom is de krachtige siliciumcarbidediode een zeer belangrijk gelijkrichtercomponent geworden in de moderne vermogenselektronica.
Vanwege de zeer kleine lekstroom in omgekeerde richting en de hoge ladingsdragerbewegelijkheid zijn siliciumcarbidediodes zeer aantrekkelijk voor foto-elektrische detectie. Een kleine lekstroom kan de donkerstroom van de detector verminderen en ruis reduceren; een hoge ladingsdragerbewegelijkheid kan de gevoeligheid van siliciumcarbidediodes aanzienlijk verbeteren.PIN-detector(PIN-fotodetector). De krachtige eigenschappen van siliciumcarbidediodes stellen PIN-detectoren in staat om sterkere lichtbronnen te detecteren en ze worden veelvuldig gebruikt in de ruimtevaart. De krachtige siliciumcarbidediode heeft veel aandacht gekregen vanwege zijn uitstekende eigenschappen en het onderzoek ernaar is sterk gevorderd.
Geplaatst op: 13 oktober 2023