有哪些二极管的开关速度在10到一百微秒之间,就是开关频率在60千赫到15千赫兹左右?

有哪些二极管的开关速度在10到一百微秒之间,就是开关频率在60千赫到15千赫兹左右?,第1张

半导体二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,约为几十至几百欧;在反向偏压下,则呈截止状态,其电阻很大,一般硅二极管在10ΜΩ以上,锗管也有几十千欧至几百千欧。利用这一特性,二极管将在电路中起到控制电流接通或关断的作用,成为一个理想的电子开关。以上的描述,其实适用于任何一支普通的二极管,或者说是二极管本身的原理。但针对于开关二极管,最重要的特点是高频条件下的表现。高频条件下,二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗,并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时,就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路,高频电流不再通过二极管,而是直接绕路势垒电容通过,二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小,这就相当于堵住了势垒电容这条路,达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。[1]

在可预见的将来,单晶硅仍是电子工业的首选材料,但砷化镓这位半导体家族新秀已迅速成长为仅次于硅的重要半导体电子材料。砷化镓在当代光电子产业中发挥着重要的作用,其产品的50%应用在军事、航天方面,30%用于通信方面,其余的用于计算机和测试仪器。

砷化镓材料的特殊结构使其具备吸引人的优良特性。根据量子力学原理,电子的有效质量越小,它的运动速度就越快,而砷化镓中电子的有效质量是自由电子质量的1/15,只有硅电子的1/3。用砷化镓制成的晶体管的开关速度,比硅晶体管快1~4倍,用这样的晶体管可以制造出速度更快、功能更强的计算机。因为砷化镓的电子运动速度很高,用它可以制备工作频率高达1010赫兹的微波器件,在卫星数据传输、通信、军用电子等方面具有关键性作用。实际上,以砷化镓为代表的Ⅲ一Ⅳ族半导体,其最大特点是其光电特性,即在光照或外加电场的情况下,电子激发释放出光能。它的光发射效率比其他半导体材料高,用它不仅可以制作发光二极管、光探测器,还能制作半导体激光器,广泛应用于光通信、光计算机和空间技术,开发前景令人鼓舞。

与任何半导体材料一样,砷化镓材料对于杂质元素十分敏感,必须精细纯化。和硅、锗等元素半导体不同的是它还要确保准确的化学配比,否则将影响材料的电学性质。

基于以上原因,砷化镓单晶的制备工艺复杂,成本高昂。我国曾在人造卫星上利用微重力条件进行砷化镓单晶的生长,取得了成功。此外。薄膜外延生长技术,可以精确控制单晶薄膜的厚度和电阻率,在制备半导体材料和器件中越来越受到重视。

短短十几年,仅美国研究和开发的砷化镓产品已逾千种。根据90年代末国际砷化镓集成电路会议的预测,砷化镓集成电路的市场销售额将每年翻一番,形成数十亿美元的规模。砷化镓及其代表的Ⅲ一Ⅳ族化合物半导体家族均身怀绝技,有待于进一步开发。


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