تأثير ثنائي كربيد السيليكون عالي القدرة على كاشف ضوئي من نوع PIN

تأثير ثنائي كربيد السيليكون عالي القدرة علىكاشف ضوئي لدبابيس التعريف الشخصية

لطالما شكّلت ثنائيات PIN المصنوعة من كربيد السيليكون عالية القدرة إحدى أهمّ المجالات البحثية في مجال أجهزة الطاقة. ثنائي PIN هو ثنائي بلوري مُصمّم بوضع طبقة من أشباه الموصلات النقية (أو أشباه الموصلات ذات التركيز المنخفض من الشوائب) بين منطقتي P+ و n+. يشير الحرف i في PIN إلى معنى "النقاء" (intrinsic)، إذ يستحيل وجود شبه موصل نقيّ تمامًا، لذا فإنّ طبقة I في ثنائي PIN المستخدم عمليًا تكون مختلطة بكمية ضئيلة من شوائب من النوع P أو N. في الوقت الحالي، تعتمد ثنائيات PIN المصنوعة من كربيد السيليكون بشكل أساسي على بنية الميزا والبنية المستوية.

عندما يتجاوز تردد تشغيل ثنائي PIN 100 ميجاهرتز، يفقد الثنائي خاصية التقويم ويصبح عنصر معاوقة نتيجةً لتأثير تخزين عدد قليل من حاملات الشحنة وتأثير زمن العبور في الطبقة الأولى، وتتغير قيمة معاوقته بتغير جهد الانحياز. عند جهد انحياز صفري أو انحياز عكسي مستمر، تكون المعاوقة في الطبقة الأولى عالية جدًا. أما عند الانحياز الأمامي المستمر، فتكون المعاوقة في الطبقة الأولى منخفضة بسبب حقن حاملات الشحنة. لذلك، يمكن استخدام ثنائي PIN كعنصر معاوقة متغيرة. في مجال التحكم بالميكروويف والترددات الراديوية، غالبًا ما يكون من الضروري استخدام أجهزة التبديل لتحقيق تبديل الإشارة، وخاصةً في بعض مراكز التحكم بالإشارات عالية التردد. يتميز ثنائي PIN بقدرات فائقة في التحكم بإشارات الترددات الراديوية، كما يُستخدم على نطاق واسع في دوائر إزاحة الطور والتضمين والحد وغيرها.

يُستخدم ثنائي كربيد السيليكون عالي القدرة على نطاق واسع في مجال الطاقة نظرًا لخصائصه الفائقة في مقاومة الجهد، ويُستخدم بشكل أساسي كأنبوب مقوم عالي القدرة.ثنائي PINيتميز ثنائي PIN بجهد انهيار عكسي حرج عالٍ (VB)، وذلك بسبب انخفاض تركيز الشوائب في الطبقة الوسطى (I) التي تتحمل الجزء الأكبر من انخفاض الجهد. يمكن تحسين جهد الانهيار العكسي لثنائي PIN بشكل فعال عن طريق زيادة سمك الطبقة (I) وتقليل تركيز الشوائب فيها. مع ذلك، فإن وجود الطبقة (I) يُحسّن انخفاض الجهد الأمامي (VF) للجهاز ككل، ويُقلل من زمن التبديل إلى حد ما. يُمكن لثنائي كربيد السيليكون تعويض هذه العيوب. يتميز كربيد السيليكون بمجال كهربائي حرج للانهيار أقوى بعشر مرات من السيليكون، مما يسمح بتقليل سمك الطبقة (I) في ثنائي كربيد السيليكون إلى عُشر سمكها في أنبوب السيليكون، مع الحفاظ على جهد انهيار عالٍ. بالإضافة إلى الموصلية الحرارية الجيدة لكربيد السيليكون، لن تكون هناك مشاكل ملحوظة في تبديد الحرارة. لذلك، أصبح ثنائي كربيد السيليكون عالي القدرة جهاز تقويم بالغ الأهمية في مجال إلكترونيات الطاقة الحديثة.

بفضل تيار التسريب العكسي المنخفض للغاية وحركية حاملات الشحنة العالية، تحظى ثنائيات كربيد السيليكون بجاذبية كبيرة في مجال الكشف الكهروضوئي. يساهم تيار التسريب المنخفض في تقليل التيار المظلم للكاشف وخفض التشويش؛ بينما تُحسّن حركية حاملات الشحنة العالية حساسية كربيد السيليكون بشكل فعال.كاشف رقم التعريف الشخصي(كاشف ضوئي من نوع PIN). تُمكّن خصائص القدرة العالية لثنائيات كربيد السيليكون كواشف PIN من رصد مصادر ضوئية أقوى، وهي تُستخدم على نطاق واسع في مجال الفضاء. وقد حظيت ثنائيات كربيد السيليكون عالية القدرة باهتمام كبير نظرًا لخصائصها الممتازة، كما شهدت أبحاثها تطورًا ملحوظًا.