स्टेप रिकवरी डायोड

SRD फ्रीक्वेंसी कॉम्ब जेनरेटर का सिग्नल (HP 33003A)

सर्किट प्रतीक

इलेक्ट्रानिक्स में, एक स्टेप रिकवरी डायोड (SRD, स्नैप-ऑफ डायोड या चार्ज-स्टोरेज डायोड या मेमोरी varactor) एक डायोड#सेमीकंडक्टर डायोड है जिसमें बेहद कम स्पंदन पैदा करने की क्षमता है। इसमें पल्स उत्पन्न करने वाला या पैरामीट्रिक एम्पलीफायर के रूप में माइक्रोवेव (मेगाहर्ट्ज से गीगाहर्ट्ज रेंज) इलेक्ट्रॉनिक्स में कई तरह के उपयोग हैं।

जब डायोड फॉरवर्ड कंडक्शन से रिवर्स कट-ऑफ में स्विच करते हैं, तो एक रिवर्स करंट संक्षेप में प्रवाहित होता है क्योंकि संग्रहित चार्ज हटा दिया जाता है। यह अचानकता है जिसके साथ यह रिवर्स करंट बंद हो जाता है जो स्टेप रिकवरी डायोड की विशेषता है।

ऐतिहासिक नोट

एसआरडी पर पहला प्रकाशित पेपर है (Boff, Moll & Shen 1960): लेखक संक्षिप्त सर्वेक्षण शुरू करते हैं जिसमें कहा गया है कि कुछ प्रकार के डायोड # पी-एन जंक्शन डायोड की पुनर्प्राप्ति विशेषताएँ। . वे यह भी उल्लेख करते हैं कि उन्होंने पहली बार फरवरी, 1959 में इस घटना को देखा था

SRD का संचालन

भौतिक सिद्धांत

SRDs में उपयोग की जाने वाली मुख्य घटना विद्युत चालन के दौरान विद्युत आवेश का भंडारण है, जो सभी डायोड # सेमीकंडक्टर डायोड में मौजूद है और अर्धचालकों में अल्पसंख्यक वाहकों के परिमित जीवनकाल के कारण है। मान लें कि SRD फॉरवर्ड वोल्टेज पूर्वाग्रह है और स्थिर अवस्था में है यानी एनोड वर्तमान पूर्वाग्रह समय के साथ नहीं बदलता है: चूंकि जंक्शन डायोड में चार्ज ट्रांसपोर्ट मुख्य रूप से प्रसार के कारण होता है, यानी बायस वोल्टेज के कारण एक गैर निरंतर स्थानिक चार्ज कैरियर घनत्व के लिए, चार्ज Q_sडिवाइस में स्टोर किया जाता है। यह संचित प्रभार निर्भर करता है

1. फॉरवर्ड एनोड करंट की तीव्रता 'I_A डिवाइस में अपनी स्थिर स्थिति के दौरान बह रहा है।
2. अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल τ, यानी वह औसत समय जब एक मुक्त प्रभार वाहक वाहक उत्पादन और पुनर्संयोजन से पहले एक अर्धचालक क्षेत्र के अंदर चलता है।

मात्रात्मक रूप से, यदि आगे की चालन की स्थिर स्थिति τ से बहुत अधिक समय तक रहती है, तो संग्रहीत चार्ज में निम्नलिखित अनुमानित अभिव्यक्ति होती है

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

अब मान लीजिए कि वोल्टेज पूर्वाग्रह अचानक बदल जाता है, इसके स्थिर सकारात्मक मूल्य से एक उच्च परिमाण (गणित) निरंतर नकारात्मक मूल्य पर स्विच करना: तब, चूंकि एक निश्चित मात्रा में आवेश को आगे के प्रवाहकत्त्व के दौरान संग्रहीत किया गया है, डायोड प्रतिरोध अभी भी कम है (अर्थात एनोड) -टू-कैथोड वोल्टेज 'वी_AKलगभग समान फॉरवर्ड कंडक्शन वैल्यू है)। एनोड करंट बंद नहीं होता है बल्कि इसकी ध्रुवता (अर्थात इसके प्रवाह की दिशा) और संग्रहीत चार्ज क्यू को उलट देता है_sडिवाइस से लगभग स्थिर दर 'I' पर प्रवाहित होने लगता है_R। इस प्रकार सभी संग्रहीत शुल्क एक निश्चित समय में हटा दिए जाते हैं: यह समय 'भंडारण समय टी' है_S और इसकी अनुमानित अभिव्यक्ति है

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

जब सभी संग्रहीत चार्ज हटा दिए जाते हैं, तो डायोड प्रतिरोध अचानक बदल जाता है, इसके कट-ऑफ (इलेक्ट्रॉनिक्स) तक बढ़ जाता है। पी-एन जंक्शन पर कट-ऑफ वैल्यू # रिवर्स बायस एक समय के भीतर टी_Tr, संक्रमण समय: इस व्यवहार का उपयोग इस समय के बराबर वृद्धि समय के साथ दालों का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।

ड्रिफ्ट स्टेप रिकवरी डायोड (डीएसआरडी) का संचालन

ड्रिफ्ट स्टेप रिकवरी डायोड (DSRD) की खोज 1981 में रूसी वैज्ञानिकों द्वारा की गई थी (इगोर ग्रीखोव एट अल।, 1981)। DSRD ऑपरेशन का सिद्धांत SRD के समान है, एक आवश्यक अंतर के साथ - आगे पंपिंग करंट स्पंदित होना चाहिए, निरंतर नहीं, क्योंकि बहाव डायोड धीमे वाहक के साथ कार्य करता है।

DSRD ऑपरेशन के सिद्धांत को निम्नानुसार समझाया जा सकता है: P-N जंक्शन को प्रभावी ढंग से पंप करते हुए DSRD की आगे की दिशा में करंट की एक छोटी पल्स लागू होती है, या दूसरे शब्दों में, P-N जंक्शन को कैपेसिटिव रूप से "चार्ज" किया जाता है। जब वर्तमान दिशा उलट जाती है, तो संचित शुल्क आधार क्षेत्र से हटा दिए जाते हैं।

जैसे ही संचित आवेश घटकर शून्य हो जाता है, डायोड तेजी से खुल जाता है। डायोड सर्किट के स्व-प्रेरण के कारण एक उच्च वोल्टेज स्पाइक दिखाई दे सकता है। रूपान्तरण वर्तमान जितना बड़ा होता है और आगे से रिवर्स कंडक्शन में संक्रमण उतना ही कम होता है, पल्स जनरेटर की पल्स आयाम और दक्षता जितनी अधिक होती है (कार्दो-सियोसेव एट अल।, 1997)।

उपयोग

• हार्मोनिक जनरेटर
  • स्थानीय ऑसिलेटर
  • वोल्टेज नियंत्रित ऑसिलेटर
  • आवृत्ति सिंथेसाइज़र
  • आवृत्ति गुणक
• कंघी जनरेटर
• नमूना चरण डिटेक्टर

यह भी देखें

• अल्पसंख्यक वाहक
• पी-एन जंक्शन
• पल्स उत्पन्न करने वाला
• डायोड # सेमीकंडक्टर डायोड

संदर्भ

• Boff, A. F.; Moll, J.; Shen, R. (February 1960), "A new high speed effect in solid state diodes", 1960 IEEE International Solid-State Circuits Conference. Digest of Technical Papers., IRE International Solid-State Circuits Conference, vol. III, New York: IEEE Press, pp. 50–51, doi:10.1109/ISSCC.1960.1157249. The first paper dealing with SRDs: interesting but "restricted access".

The following two books contain a comprehensive analysis of the theory of non-equilibrium charge transport in semiconductor diodes, and give also an overview of applications (at least up to the end of the seventies).

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

The following application notes deals extensively with practical circuits and applications using SRDs.

• Pulse and Waveform Generation with Step Recovery Diodes (PDF), Application note AN 918, Palo Alto: Hewlett-Packard, October 1984. Available at Hewlett-Packard HPRFhelp.

बाहरी संबंध

• 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}}: External link in |series= (help). An interesting paper describing the construction and reporting the measured performance of an extremely fast heterojunction SRD.
• Kirkby, 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. It is a PhD thesis in which an SRD is a key element. Chapter 5 is particularly relevant.