스텝 리커버리 다이오드

전자제품에서 스텝 리커버리 다이오드(SRD, 스냅오프 다이오드, 전하 저장 다이오드 또는 메모리 바락터^[a])는 매우 짧은 펄스를 발생시킬 수 있는 반도체 접합 다이오드이다.펄스 발생기 또는 파라메트릭 앰프로 마이크로파(MHz ~ GHz 범위) 전자제품에 다양하게 사용됩니다.

다이오드가 순방향 전도에서 역방향 차단으로 전환되면 저장된 전하가 제거되면서 역방향 전류가 잠시 흐릅니다.스텝 리커버리 다이오드의 특징은 이 반전 전류가 정지하는 급도입니다.

이력 메모

SRD에 관한 첫 번째 논문은 다음과 같습니다(Boff, Moll 및 Shen 1960). 저자들은 "특정 유형의 PN 접합 다이오드의 복구 특성은 고조파 생성 또는 밀리크로초 펄스 생성에 사용될 수 있는 불연속성을 보인다"는 간단한 조사를 시작합니다.그들은 또한 1959년 2월에 이 현상을 처음 관찰했다고 언급한다.

SRD 운영

물리 원리

SRD에서 사용되는 주요 현상은 전방 전도 시 전하가 저장되는 것으로, 이는 모든 반도체 접합 다이오드에 존재하며 반도체 내 소수 캐리어 수명이 한정되어 있기 때문입니다.SRD가 전방 바이어스 상태이며, 즉 양극 바이어스 전류가 시간에 따라 변화하지 않는다고 가정합니다. 접합 다이오드의 전하 전송은 주로 확산, 즉 바이어스 전압에 의해 발생하는 일정하지 않은 공간 전하 캐리어 밀도에 기인하므로 전하_s Q가 장치에 저장됩니다.이 저장된 요금은 다음 항목에 따라 달라집니다.

1. 정상 상태에서 디바이스 내에 흐르는 순방향 양극_A 전류 I의 강도.
2. 마이너리티 캐리어 수명θ, 즉 자유 전하 캐리어가 재결합하기 전에 반도체 영역 내에서 이동하는 평균 시간.

정량적으로 정방향 전도의 정상 상태가 δ보다 훨씬 오래 지속되면 축적된 전하가 다음과 같은 근사식을 갖는다.

${\displaystyle Q_{S}\cong I_{A}\cdot \tau}$

이제 전압 바이어스가 갑자기 변화하여 정상 양의 값에서 더 큰 크기의 일정한 음의 값으로 전환된다고 가정합니다. 그러면 전방 전도 중에 일정한 양의 전하가 저장되므로 다이오드 저항이 여전히 낮습니다(즉, 양극 간 전압 V의_AK 전방 전도 값이 거의 동일함).양극 전류는 정지하지 않고 극성(즉 흐름 방향)을 반전시켜 축적된 전하_s Q가 거의 일정한 속도_R I로 디바이스에서 흘러나오기 시작한다.따라서 저장된 모든 전하가 일정 시간 내에 제거됩니다. 이 시간은 저장 시간_S t이며 대략적인 표현은 다음과 같습니다.

${\displaystyle t_{S}\cong {frac {Q_{S}} {I_{R}}}$

저장된 전하가 모두 제거되면 다이오드 저항이 갑자기 변화하여 전환_Tr 시간 t 내에 역바이어스에서 차단 값으로 상승합니다. 이 동작을 사용하여 상승 시간이 이 시간과 동일한 펄스를 생성할 수 있습니다.

드리프트 스텝 리커버리 다이오드(DSRD) 작동

드리프트 스텝 리커버리 다이오드(DSRD)는 1981년 러시아 과학자들에 의해 발견되었다(Grekhov et al., 1981).DSRD 작동의 원리는 SRD와 유사하지만 한 가지 중요한 차이점은 드리프트 다이오드가 느린 캐리어와 함께 작동하기 때문에 정방향 펌핑 전류가 연속적이 아니라 펄스되어야 한다는 것입니다.

DSRD 작동 원리는 다음과 같이 설명할 수 있습니다.DSRD의 전방 방향으로 짧은 전류 펄스가 인가되어 효과적으로 P-N 접점을 "펌핑"하거나 다시 말해 P-N 접점을 용량적으로 "충전"한다.전류 방향이 반전되면 축적된 전하가 베이스 영역에서 제거됩니다.

축적된 전하가 0으로 감소하면 다이오드가 빠르게 열립니다.다이오드 회로의 자기 유도로 인해 고전압 스파이크가 나타날 수 있습니다.정류 전류가 크고 순방향에서 역방향 전도로의 전환이 짧을수록 펄스 발생기의 펄스 진폭과 효율이 높아진다(Kardo-Sysoev 등, 1997).

사용법

• 고조파 발생기^[1]
  • 로컬 발진기
  • 전압 제어 발진기
  • 주파수 신시사이저
  • 주파수 승수^[2][3]
• 빗살 발생기^[4]
• 샘플링 위상^[5][6] 검출기

「 」를 참조해 주세요.

• 마이너리티 캐리어
• P-n 접합
• 펄스 발생기
• 반도체 다이오드

메모들

레퍼런스

• Boff, A.F.;몰, J.;쉔, R.(2월 1960년),"고체 다이오드의 새로운 고속 효과", 1960년 국제 Solid-State Circuits 회의.다이제스트 기술 현황., IRE 국제 Solid-State Circuits 회의 vol.3세, 뉴욕:IEEE출판부를 대신하여 서명함. 50–51, doi:10.1109/ISSCC.1960.1157249.첫 논문 SRDs을 다루지만"제한적인 접근."흥미롭군요.

다음 두 권은 반도체 다이오드의 비균형 전하 전달 이론에 대한 포괄적인 분석을 포함하고 있으며, 응용 프로그램의 개요도 제공한다(적어도 70년대 말까지).

• 를 클릭합니다Nosov, Yurii Romanovich (1969), Switching in semiconductor diodes, Monographs in Semiconductor Physics, vol. 4, New York City: Plenum Press.
• 를 클릭합니다Tkhorik, Yurii Aleksandrovich (1968), Transients in pulsed semiconductor diodes, Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations, Ltd..

다음 응용 프로그램 노트에서는 SRD를 사용하는 실용적인 회로 및 응용 프로그램을 광범위하게 다룹니다.

• . Hewlett-Packard HPRFhelp에서 구할 수 있습니다Pulse and Waveform Generation with Step Recovery Diodes (PDF), Application note AN 918, Palo Alto: Hewlett-Packard, October 1984.

외부 링크

• Tan, Michael R.; Wang, S. Y.; Mars, D. E.; Moll, J. L. (31 December 1991), A 12 psec GaAs Double Heterostructure Step Recovery Diode, HP Labs Technical Reports, vol. HPL-91-187, Palo Alto: Hewlett-Packard {{citation}}: (도움말)의 외부 링크.매우 빠른 헤테로 접합 SRD의 구축 및 측정된 성능을 설명하는 흥미로운 문서입니다.
• SRD가 핵심 요소인 박사 논문입니다Kirkby, David (April 1999), "Chapter 5. Pulse Generators" (PDF), A Picosecond Optoelectronic Cross Correlator using a Gain Modulated Avalanche Photodiode for Measuring the Impulse Response of Tissue (PDF), archived from the original (PDF) on 2012-02-06.5장은 특히 관련이 있다.