ما هو الفرق بين الثنائيات الدبوس والثنائيات Schottky في أنظمة RF؟

1. هيكل ومبدأ العمل من دبوس الصمام الثنائي و Schottky الصمام الثنائي
(1) دبوس الصمام الثنائي
PIN Diode هو جهاز أشباه الموصلات الميكروويف الخاصة ، والذي يتكون من طبقة من النوع الأول من أشباه الموصلات المحصورة بين نوع p - و N - نوع أشباه الموصلات. هذا الهيكل يجعل الثنائيات الدبوس لها تطبيقات فريدة من نوعها في الدوائر الإلكترونية ، وخاصة في الدوائر العالية- ودوائر التبديل السريع. يعتمد مبدأ العمل على ثنائيات الدبوس على خصائص تقاطع PN لأشباه الموصلات وتشكيل مناطق النضوب. عندما لا يكون هناك جهد خارجي ، فإن المنطقة الجوهرية (منطقة I) بين نوع p - و N - تشكل أشباه الموصلات من نوع النشاطات الناشئة بسبب الحقل الكهربائي المدمج على كلا الجانبين ، حيث لا توجد ناقلات مجانية تقريبًا ، وبالتالي تعرض عوائق عالية. عندما يكون الصمام الثنائي الدبوس متحيزًا للأمام ، يضعف المجال الكهربائي الخارجي - في المجال الكهربائي ، مما يضيق منطقة النضوب ويسمح بحقن المزيد من الناقلات من المناطق P و N في المنطقة الداخلية ، مما يزيد من توصيل المنطقة الداخلية. مع زيادة جهد التحيز الأمامي ، يزداد عدد ناقلات الحقن ، ويزيد توصيل الصمام الثنائي الدبوس أيضًا وفقًا لذلك. عند التحيز العكسي ، يعزز المجال الكهربائي الخارجي - في المجال الكهربائي ، مما يوسع منطقة النضوب ويقلل من عدد الناقلات الحرة في المنطقة الجوهرية ، مما يؤدي إلى زيادة في مقاومة الصمام الثنائي.
(2) شوتكي الصمام الثنائي
Schottky Diode هو صمام ثنائي أشباه الموصلات مع حاجز Schottky ، وكلمة "Schottky" باسمها تأتي من الفيزيائي الألماني Walter Schottky. تستخدم ثنائيات Schottky على نطاق واسع في الدوائر التردد العالية - ، ودوائر رقمية عالية السرعة- ، والدوائر الإلكترونية للطاقة بسبب خصائصها ذات السرعة العالية ، والاستهلاك المنخفض للطاقة ، وانخفاض الجهد إلى الأمام في الدوائر. يعتمد مبدأ العمل في Schottky Diodes على حاجز التلامس بين المعادن وأشباه الموصلات. في المنطقة القريبة من نقطة التلامس على جانب أشباه الموصلات ، تنجذب الإلكترونات الموجودة في أشباه الموصلات بواسطة الإلكترونات في المعدن ، وتشكل طبقة تراكم الشحن الموجهة من المعدن باتجاه أشباه الموصلات. تنشئ طبقة تراكم الشحن هذه انخفاضًا محتملاً بين المعدن وشبكيات الموصلات ، مما يؤدي إلى أن يكون الجهد بين الاثنين أكبر من جهد إمدادات الطاقة. مع استمرار الزيادة في الجهد ، يتم تشكيل حاجز Schottky عند نقطة التلامس بين المعدن وشبكيات الموصلات. عندما ينخفض ​​الجهد عبر حاجز Schottky إلى حد ما ، تصبح مقاومة حاجز Schottky مرتفعة للغاية ، مما يجعل من المستحيل على التيار المرور. عندما يزداد الجهد عبر حاجز Schottky ، تنخفض المقاومة تدريجياً ويزيد التيار تدريجياً. لذلك ، فإن خاصية الثنائيات Schottky هي توصيل أحادي الاتجاه ، مما يسمح فقط للتيار بالتدفق من الأنود إلى الكاثود.
2. خصائص الأداء للثنائيات الدبوس والثنائيات Schottky في أنظمة RF
(1) دبوس الصمام الثنائي
خاصية المعاوقة المتغيرة: عندما يتم تحيز الصمام الثنائي للدبوس إلى الأمام ، تزداد كثافة الناقل في طبقة I I ، مما يؤدي إلى انخفاض في مقاومة الجهاز. أثناء التحيز العكسي ، يتم استنفاد حاملات الشحن في طبقة I ، مما يؤدي إلى زيادة في مقاومة الجهاز. تتيح خاصية المعاوقة المتغيرة استخدام ثنائيات الدبوس للثنائيات كتوهين قابلة للتعديل ، والمفاتيح ، ومحللات الطور ، والمحوّلات ، وأكثر من ذلك.
خصائص التبديل السريع: على الرغم من أن ثنائي الدبوس يحتوي على طبقة واسعة وتركيز انخفاض المنشطات ، مما يؤدي إلى وقت عبور حاملة أطول ويتطلب بعض الوقت للوصول إلى حالة مستقرة عند التبديل بين التحيز الأمامي والتحيز العكسي ، لا تزال سرعة التبديل أسرع من بعض مفاتيح الميكروويف الأخرى.
إمكانية معالجة الطاقة العالية: يمكن للثنائيات الدبوس مقاومة مدخلات الطاقة العالية ، مما يمنحهم ميزة في دوائر الميكروويف المرتفعة-.
الخطي: في بعض التطبيقات ، تعتبر خطية ثنائيات الدبوس أيضًا معلمة مهمة. من خلال تحسين عمليات التصميم والتصنيع ، يمكن تحقيق ثنائيات دبوس الخطي العالية لتلبية متطلبات تطبيق محددة.
(2) شوتكي الصمام الثنائي
انخفاض الجهد الأمامي المنخفض: عادة ما يكون انخفاض الجهد الأمامي للثنائيات Schottky أقل من ثنائيات تقاطع PN العادية (حوالي 0.2 فولت إلى 0.5 فولت) ، مما يقلل من استهلاك الطاقة ويحسن الكفاءة.
سرعة التبديل السريعة: إن الثنائيات Schottky هي أجهزة حامل الأغلبية التي لا تحتوي على تأثير تخزين لشركات الأقليات ، وبالتالي فإن سرعة التبديل الخاصة بها سريعة للغاية ومناسبة لدوائر التردد العالية - وتطبيقات التبديل السريع.
خصائص التردد العالي: تحتوي الثنائيات Schottky على خصائص تردد جيدة وتردد عالي القطع -. في دوائر التردد- ، تتمتع الثنائيات Schottky باستجابة التردد السريع ، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات التردد العالية- مثل الدوائر الرقمية السريعة - ودوائر RF.
تيار التسرب المنخفض: إن تيار التسرب للثنائيات Schottky منخفض نسبيًا ، مما يعني أنه لا يوجد أي تيار تقريبًا عند إيقاف تشغيله ، وبالتالي تقليل فقدان الطاقة.
3. سيناريوهات التطبيق من الثنائيات الدبوس وثاني شوتكي في أنظمة RF
(1) دبوس الصمام الثنائي
تبديل RF: يعد تطبيق DIN Diodes في مفاتيح RF أحد أهم سيناريوهاته. يتم استخدام مفاتيح RF للتحكم في ON/OFF واختيار مسار إشارات RF. كمكون أساسي لمفاتيح RF ، يتحكم PIN Diodes في إشارات RF عن طريق تغيير جهد التحيز الخاص بهم. هذا النوع من التبديل له مزايا الاستجابة السريعة ، والخسارة المنخفضة ، والعزل العالي ، ويستخدم على نطاق واسع في الاتصالات اللاسلكية وأنظمة الرادار وغيرها من المجالات.
Modulator: في مُحول ، يتم استخدام صمام ثنائي الدبوس لتعديل إشارات التردد المنخفضة - على ناقلات التردد العالية-. عن طريق تغيير جهد التحيز أو تيار الصمام الثنائي ، يمكن تحقيق تعديل سعة الناقل. تستخدم طريقة التعديل هذه على نطاق واسع في أنظمة الاتصالات اللاسلكية ، مثل بث FM ، ونقل إشارة التلفزيون ، إلخ.
المخفف: يستخدم دبوس الصمام الثنائي لضبط قوة إشارات RF. من خلال توصيل ثنائيات دبوس متعددة في سلسلة أو متوازية والتحكم في جهد التحيز ، يمكن تحقيق التوهين المتغير لإشارات RF. يتم استخدام هذا المخفف في أنظمة الاتصالات لحماية أجهزة الاستلام من تداخل الإشارة القوي ، ويمكن أيضًا استخدامها لضبط كسب الإشارة والتوازن.
الكاشف الضوئي: يتم استخدام الأدوار الضوئية الدبوس كجهات كاشطة ضوئية لتحويل الإشارات البصرية إلى إشارات كهربائية في أنظمة الاتصال البصرية. إن حساسيةها العالية وخصائص الضوضاء المنخفضة تجعل الضوئية الضوئية مكونًا رئيسيًا في أنظمة الاتصالات البصرية للألياف العالية-.
(2) شوتكي الصمام الثنائي
تصحيح التردد العالي: يتم تفضيل الثنائيات شوتكي بشكل كبير في دوائر التصحيح بسبب انخفاض الجهد إلى الأمام المنخفض (عادة ما بين 0.15 فولت و 0.45 فولت). بالمقارنة مع الثنائيات التقليدية التقليدية PN ، يمكن أن تقلل الثنائيات Schottky بشكل كبير من فقدان الطاقة وتحسين الكفاءة. على سبيل المثال ، في تبديل إمدادات الطاقة والمحولات ، غالبًا ما تستخدم الثنائيات Schottky لتصحيح التردد - لتحسين كفاءة التحويل وتقليل توليد الحرارة.
عزل الإشارة: في تطبيقات إدارة الطاقة ، فإن وقت الاسترداد العكسي المنخفض (عادة ما يكون عدد قليل من النانو ثانية) من الثنائيات Schottky يجعلها مثالية لعملية التردد العالية-. على سبيل المثال ، في محولات DC - DC وشاحن البطارية ، يمكن أن تقلل الثنائيات Schottky بشكل فعال من خسائر التبديل وتوفر كفاءة تحويل أعلى. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تستخدم الثنائيات Schottky في دوائر الحماية المضادة للوقاية لمنع الأضرار التي لحقت بالدائرة الناتجة عن إمدادات الطاقة العكسية.
حماية الطاقة: في الدوائر المنطقية الرقمية ، فإن سرعة التبديل السريع لثنائيات Schottky هي ميزةها الرئيسية. في دوائر المنطق السريع - ، يتم استخدام الثنائيات schottky كثنائيات المشبك لمنع أخطاء مستوى المنطق الناتجة عن الجهد الزائد. على سبيل المثال ، في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الاتصال ، يمكن أن تضمن ثنائيات Schottky سلامة واستقرار انتقال الإشارة ، مما يقلل من حدوث أخطاء البيانات.
كاشفات الترددات اللاسلكية والخلاطات والمودم: تستخدم الثنائيات Schottky أيضًا على نطاق واسع في دوائر RF و Microwave. بسبب انخفاض سعة الوصلات وخصائص الاستجابة السريعة ، تُستخدم الثنائيات الشائعة بشكل شائع في كاشفات الترددات اللاسلكية والخلاطات والمودم. في أجهزة الاتصالات اللاسلكية ، يمكن أن تحقق ثنائيات Schottky معالجة دقيقة لإشارات السرعة العالية- وتحسين الأداء الكلي للنظام.
4.
(1) متطلبات الأداء
حدد نوع الصمام الثنائي المناسب استنادًا إلى متطلبات الأداء المحددة لنظام RF ، مثل تردد التشغيل ، وقدرة معالجة الطاقة ، والخطية ، وما إلى ذلك إذا كان النظام يتطلب قدرة معالجة الطاقة العالية والخطية الجيدة ، فقد تكون الثنائيات الدبوس خيارًا أفضل ؛ إذا كان لدى النظام متطلبات عالية لخصائص التردد وسرعة التبديل ، فإن الثنائيات Schottky لديها المزيد من المزايا.
(2) عوامل التكلفة
قد يكون لأنواع مختلفة من الثنائيات اختلافات في التكلفة. على فرضية تلبية متطلبات الأداء ، من الضروري النظر في عوامل التكلفة واختيار الصمام الثنائي بأعلى تكلفة -.
(3) متطلبات الموثوقية
بالنسبة لبعض أنظمة RF التي تتطلب موثوقية عالية ، مثل الاتصالات الأقمار الصناعية ، واكتشاف الرادار ، وما إلى ذلك ، من الضروري اختيار الثنائيات ذات الموثوقية العالية. يجب النظر في عوامل مثل الجودة والعمر واستقرار الثنائيات.
(4) التغليف وتبديد الحرارة
نظرًا لهيكلها الفريد ، تتطلب الثنائيات Schottky عادةً مقاييس تعبئة أو تبديد حرارة أعلى للتعامل مع ارتفاع درجات الحرارة والتيارات. عند الاختيار ، من الضروري النظر في نموذج التغليف وقدرة تبديد الحرارة على الصمام الثنائي لضمان تشغيله المستقر في أنظمة RF.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd {{2) }diode/sod {}