الثنائيات عالية الجهد

الثنائيات عالية الجهد

تم تصميم الثنائيات عالية الجهد للاستخدام في تطبيقات الجهد العالي. هناك أنواع عديدة من الثنائيات عالية الجهد ، تعتمد بشكل عام على بنائها.  

أنواع الثنائيات: 

تم تصميم ثنائيات الوصلات PN لتطبيقات الأغراض العامة. الصمام الثنائي Zener ذو الجهد العالي هو نوع خاص من صمامات التوصيل PN المصممة للعمل في انحياز عكسي (عن طريق تطبيق جهد أعلى على المادة N على المادة P). يعمل الصمام الثنائي Zener كمقياس عادي حتى يصل الجهد المطبق إلى قيمة معينة (جهد Zener أو جهد الانهيار الجليدي). عند هذه النقطة ، يقوم الصمام الثنائي بإنتاج تيار كبير.  

الثنائيات PIN

الثنائيات PIN هي ثنائيات ثلاثية أشباه الموصلات تتكون من طبقة جوهرية تفصل بين طبقات P و N المخدرة بشدة. تحدد الشحنة المخزنة في الطبقة الجوهرية ، بالاقتران مع معلمات الصمام الثنائي الأخرى ، مقاومة الصمام الثنائي عند ترددات الترددات اللاسلكية والميكروويف. عادة ، تتراوح هذه المقاومة من كيلو أوم إلى أقل من 1 أوم لصمام ثنائي معين.

غالبًا ما تستخدم ثنائيات PIN عالية الجهد كمفاتيح أو عناصر مخففة. صممت ثنائيات التردد اللاسلكي للتعامل مع إشارات التردد (RF) في الأجهزة مثل مكبرات الصوت الاستريو ، وأجهزة الإرسال الراديوية ، وشاشات التلفزيون ، وغيرها من أجهزة التردد الراديوي أو أجهزة الميكروويف.

الثنائيات الكابتة للجهد العابر (TVS) هي أشباه موصلات تحد من الفولتية الزائدة. تعمل الثنائيات الحالية المقيدة (CLD) على تنظيم التيار على نطاق جهد واسع. الثنائيات Gunn هي أجهزة نقل إلكترونية (TED) تظهر منطقة مقاومة سلبية. الثنائيات ذات تأثير التأين الجليدي العابر (IMPATT) هي صمامات ثنائية عالية الجهد تعمل بتردد وطاقة عاليين للغاية.

الثنائيات شوتكي عالية الجهد

تُستخدم الثنائيات الحاجزة Schottky في التطبيقات عالية التردد والتطبيقات سريعة التبديل. في أبسط أشكالها ، تتكون من طبقة معدنية تلامس عنصرًا شبه موصل. يُظهر هذا الوصل المعدني / أشباه الموصلات سلوكًا تصحيحيًا (أي أن التيار يمر عبر الهيكل بسهولة أكبر بقطبية واحدة من الأخرى).

تستخدم ثنائيات شوتكي بشكل أساسي في تطبيقات التردد العالي والتطبيقات سريعة التبديل. نظرًا لأنها تعمل فقط مع ناقلات الأغلبية ، فلا يوجد تيار تسرب عكسي كما هو الحال مع الأنواع الأخرى من الثنائيات. 
مع الثنائيات Schottky ، المنطقة المعدنية مليئة بالإلكترونات ذات النطاق الترددي. منطقة أشباه الموصلات من النوع N مخدرة قليلاً. عندما تكون منحازة للأمام ، يتم حقن إلكترونات الطاقة الأعلى في المنطقة N في المنطقة المعدنية ، حيث تتخلى عن طاقتها الزائدة بسرعة كبيرة.

نظرًا لعدم وجود ناقلات أقلية (كما هو الحال مع الثنائيات المعدلة التقليدية) ، هناك استجابة سريعة جدًا لتغيير التحيز. لهذا السبب ، تُستخدم ثنائيات شوتكي في التطبيقات عالية التردد وفي العديد من الدوائر الرقمية لتقليل أوقات التبديل. تُعرف ثنائيات شوتكي أيضًا باسم الثنائيات الحاملة للحرارة.

الثنائيات ذات الجهد العالي

الثنائيات المتغيرة هي صمامات ثنائية تقاطع PN تعمل كمكثفات يتم التحكم فيها بالجهد عند تشغيلها تحت التحيز العكسي. تقاطعات PN لها سعة متأصلة. عندما يكون التقاطع منحازًا عكسيًا ، تؤدي زيادة الجهد المطبق إلى اتساع منطقة النضوب ، وبالتالي زيادة المسافة الفعالة بين الاثنين"لوحات"من المكثف وتقليل السعة الفعالة. من خلال ضبط تدرج المنشطات وعرض الوصلة ، يمكن التحكم في نطاق السعة ، وتتغير طريقة السعة مع الجهد العكسي المطبق.

نطاق السعة من أربعة إلى واحد ليس مشكلة. في الواقع ، فإن الصمام الثنائي المتغير النموذجي (يسمى أحيانًا a"ديود varicap") يمكن أن تختلف من 60 بيكوفاراد (pf) عند التحيز الصفري وصولاً إلى 15 بيكو فاراد عند 20 فولت (V). يمكن أن يحقق التصنيع الدقيق نطاق سعة يصل إلى عشرة إلى واحد. عادةً ما يتم استخدام الثنائيات varactor في أنظمة الضبط الإلكترونية للتخلص من استخدام الأجزاء المتحركة والحاجة إليها.