ผลของไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังสูงต่อเครื่องตรวจจับภาพแบบ PIN
ไดโอดพินซิลิคอนคาร์ไบด์กำลังสูงเป็นหนึ่งในจุดสำคัญในการวิจัยอุปกรณ์ไฟฟ้ามาโดยตลอด ไดโอดพินคือไดโอดผลึกที่สร้างขึ้นโดยการประกบชั้นสารกึ่งตัวนำอินทรินซิก (หรือสารกึ่งตัวนำที่มีความเข้มข้นของสารเจือปนต่ำ) ระหว่างบริเวณ P+ และบริเวณ n+ อักษร i ใน PIN เป็นอักษรย่อภาษาอังกฤษของคำว่า "อินทรินซิก" เนื่องจากสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ไม่สามารถมีสารเจือปนได้ ดังนั้นชั้น I ของไดโอดพินจึงถูกผสมกับสารเจือปนชนิด P หรือ N ในปริมาณเล็กน้อย ปัจจุบัน ไดโอดพินซิลิคอนคาร์ไบด์ส่วนใหญ่ใช้โครงสร้างเมซาและโครงสร้างระนาบ
เมื่อความถี่การทำงานของไดโอดพินเกิน 100 เมกะเฮิรตซ์ เนื่องจากผลของการกักเก็บประจุของพาหะจำนวนน้อยและผลของเวลาทรานซิชันในชั้นที่ 1 ไดโอดจะสูญเสียผลของการเรียงกระแสและกลายเป็นองค์ประกอบอิมพีแดนซ์ และค่าอิมพีแดนซ์จะเปลี่ยนแปลงไปตามแรงดันไบอัส ที่ไบอัสศูนย์หรือไบอัสย้อนกลับ DC อิมพีแดนซ์ในช่วง I จะสูงมาก ในไบอัสไปข้างหน้า DC ช่วง I จะแสดงสถานะอิมพีแดนซ์ต่ำเนื่องจากการฉีดพาหะ ดังนั้น ไดโอดพินจึงสามารถใช้เป็นองค์ประกอบอิมพีแดนซ์แบบแปรผันได้ ในด้านการควบคุมไมโครเวฟและ RF มักจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์สวิตชิ่งเพื่อทำการสวิตชิ่งสัญญาณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในศูนย์ควบคุมสัญญาณความถี่สูงบางแห่ง ไดโอดพินมีความสามารถในการควบคุมสัญญาณ RF ที่เหนือกว่า แต่ยังถูกใช้อย่างกว้างขวางในวงจรเลื่อนเฟส มอดูเลต วงจรจำกัด และวงจรอื่นๆ
ไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังสูงถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในสนามไฟฟ้าเนื่องจากคุณสมบัติต้านทานแรงดันไฟฟ้าที่เหนือกว่า โดยส่วนใหญ่ใช้เป็นหลอดเรียงกระแสกำลังสูงไดโอดพินมีแรงดันพังทลายวิกฤตย้อนกลับ (VB) สูง เนื่องจากชั้นโด๊ป I ต่ำตรงกลางซึ่งแบกรับแรงดันตกคร่อมหลัก การเพิ่มความหนาของโซน I และลดความเข้มข้นของโด๊ปในโซน I สามารถปรับปรุงแรงดันพังทลายย้อนกลับของไดโอดพินได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่การมีโซน I จะช่วยปรับปรุงแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้า (VF) ของอุปกรณ์ทั้งหมดและระยะเวลาการสลับของอุปกรณ์ได้ในระดับหนึ่ง และไดโอดที่ทำจากวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถชดเชยข้อบกพร่องเหล่านี้ได้ ซิลิคอนคาร์ไบด์มีสนามไฟฟ้าพังทลายวิกฤตมากกว่าซิลิคอนถึง 10 เท่า ทำให้ความหนาของไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์ I เหลือเพียงหนึ่งในสิบของท่อซิลิกอน ในขณะที่ยังคงรักษาแรงดันพังทลายสูงไว้ได้ ประกอบกับการนำความร้อนที่ดีของวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์ จึงไม่มีปัญหาเรื่องการระบายความร้อนที่ชัดเจน ดังนั้นไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์กำลังสูงจึงกลายเป็นอุปกรณ์เรียงกระแสที่สำคัญอย่างยิ่งในสาขาอิเล็กทรอนิกส์กำลังสมัยใหม่
เนื่องจากกระแสไฟฟ้ารั่วย้อนกลับที่ต่ำมากและความคล่องตัวของพาหะสูง ไดโอดซิลิกอนคาร์ไบด์จึงมีความน่าสนใจอย่างมากในด้านการตรวจจับด้วยแสง กระแสไฟฟ้ารั่วขนาดเล็กสามารถลดกระแสมืดของเครื่องตรวจจับและลดสัญญาณรบกวนได้ การเคลื่อนที่ของพาหะที่สูงสามารถปรับปรุงความไวของซิลิกอนคาร์ไบด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพเครื่องตรวจจับ PIN(เครื่องตรวจจับภาพ PIN) คุณสมบัติกำลังไฟฟ้าสูงของไดโอดซิลิคอนคาร์ไบด์ช่วยให้เครื่องตรวจจับ PIN สามารถตรวจจับแหล่งกำเนิดแสงที่แรงกว่าได้ และถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอวกาศ ไดโอดซิลิคอนคาร์ไบด์กำลังไฟฟ้าสูงได้รับความสนใจเนื่องจากคุณสมบัติที่โดดเด่น และงานวิจัยก็ได้รับการพัฒนาอย่างมากเช่นกัน
เวลาโพสต์: 13 ต.ค. 2566