ผลกระทบของไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังสูงต่อเครื่องตรวจจับภาพ PIN

ผลกระทบของไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังสูงต่อเครื่องตรวจจับภาพแบบ PIN

ไดโอด PIN ซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังสูงเป็นหนึ่งในจุดสำคัญในสาขาการวิจัยอุปกรณ์ไฟฟ้า ไดโอด PIN เป็นไดโอดคริสตัลที่สร้างขึ้นโดยการประกบชั้นของสารกึ่งตัวนำที่แท้จริง (หรือสารกึ่งตัวนำที่มีความเข้มข้นของสิ่งเจือปนต่ำ) ระหว่างบริเวณ P+ และบริเวณ n+ โดยที่ i ใน PIN เป็นคำย่อภาษาอังกฤษสำหรับความหมายของ "intrinsic" เนื่องจากไม่สามารถมีสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ได้โดยไม่มีสิ่งเจือปน ดังนั้นชั้น I ของไดโอด PIN ในแอปพลิเคชันจึงผสมกับสิ่งเจือปนชนิด P หรือ N ในปริมาณเล็กน้อย ปัจจุบัน ไดโอด PIN ซิลิกอนคาร์ไบด์ใช้โครงสร้าง Mesa และโครงสร้างระนาบเป็นหลัก

เมื่อความถี่ในการทำงานของไดโอด PIN เกิน 100MHz เนื่องจากเอฟเฟกต์การจัดเก็บของพาหะไม่กี่ตัวและเอฟเฟกต์เวลาการขนส่งในเลเยอร์ I ไดโอดจะสูญเสียเอฟเฟกต์การแก้ไขและกลายเป็นองค์ประกอบอิมพีแดนซ์ และค่าอิมพีแดนซ์จะเปลี่ยนแปลงไปตามแรงดันไฟฟ้าไบอัส ที่ไบอัสเป็นศูนย์หรือไบอัสย้อนกลับ DC อิมพีแดนซ์ในช่วง I จะสูงมาก ในไบอัสไปข้างหน้า DC ช่วง I จะแสดงสถานะอิมพีแดนซ์ต่ำเนื่องจากการฉีดพาหะ ดังนั้นไดโอด PIN จึงสามารถใช้เป็นองค์ประกอบอิมพีแดนซ์แปรผันได้ ในด้านการควบคุมไมโครเวฟและ RF มักจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์สวิตชิ่งเพื่อให้เกิดการสวิตชิ่งสัญญาณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในศูนย์ควบคุมสัญญาณความถี่สูงบางแห่ง ไดโอด PIN มีความสามารถในการควบคุมสัญญาณ RF ที่เหนือกว่า แต่ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรเลื่อนเฟส มอดูเลต จำกัด และวงจรอื่นๆ

ไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังสูงใช้กันอย่างแพร่หลายในสนามไฟฟ้าเนื่องจากคุณสมบัติความต้านทานแรงดันไฟฟ้าที่เหนือกว่า โดยส่วนใหญ่ใช้เป็นหลอดเรียงกระแสกำลังสูงไดโอดพินมีแรงดันพังทลายวิกฤตย้อนกลับสูง VB เนื่องจากชั้นการเจือปนสารเจือปนต่ำที่อยู่ตรงกลางซึ่งแบกรับแรงดันตกหลัก การเพิ่มความหนาของโซน I และการลดความเข้มข้นของการเจือปนสารเจือปนของโซน I สามารถปรับปรุงแรงดันพังทลายย้อนกลับของไดโอด PIN ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่การมีอยู่ของโซน I จะปรับปรุงแรงดันตกไปข้างหน้า VF ของอุปกรณ์ทั้งหมดและเวลาการสลับของอุปกรณ์ในระดับหนึ่ง และไดโอดที่ทำจากวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถชดเชยข้อบกพร่องเหล่านี้ได้ ซิลิกอนคาร์ไบด์มีสนามไฟฟ้าพังทลายวิกฤต 10 เท่าของซิลิกอน ดังนั้นความหนาของโซนไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์ I จึงลดลงเหลือหนึ่งในสิบของท่อซิลิกอน ในขณะที่รักษาแรงดันพังทลายสูง ควบคู่ไปกับการนำความร้อนที่ดีของวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์ จะไม่มีปัญหาการกระจายความร้อนที่ชัดเจน ดังนั้นไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังสูงจึงกลายเป็นอุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้าที่สำคัญมากในสาขาอิเล็กทรอนิกส์กำลังสมัยใหม่

เนื่องจากกระแสไฟรั่วย้อนกลับมีขนาดเล็กมากและมีการเคลื่อนที่ของพาหะสูง ไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์จึงมีความน่าสนใจอย่างมากในด้านการตรวจจับด้วยแสง กระแสไฟรั่วขนาดเล็กสามารถลดกระแสมืดของเครื่องตรวจจับและลดสัญญาณรบกวนได้ การเคลื่อนที่ของพาหะที่สูงสามารถปรับปรุงความไวของซิลิกอนคาร์ไบด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพตัวตรวจจับ PIN(PIN Photodetector) คุณสมบัติกำลังไฟฟ้าสูงของไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์ทำให้เครื่องตรวจจับ PIN สามารถตรวจจับแหล่งกำเนิดแสงที่แรงกว่าได้ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอวกาศ ไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังไฟฟ้าสูงได้รับความสนใจเนื่องจากคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม และการวิจัยยังได้รับการพัฒนาอย่างมากอีกด้วย