स्टेप रिकवरी डायोड

एसआरडी फ्रीक्वेंसी कॉम्ब जेनरेटर का सिग्नल (33003A एचपी)

सर्किट प्रतीक

इलेक्ट्रानिक्स में, एक स्टेप रिकवरी डायोड एक अर्धचालक डायोड है जिसमें अत्यधिक न्यूनतम पल्स उत्पन्न करने की क्षमता है। इसमें पल्स उत्पन्न करने वाला या पैरामीट्रिक एम्पलीफायर के रूप में माइक्रोवेव इलेक्ट्रॉनिक्स में कई तरह से उपयोग होता हैं।

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

ऐतिहासिक नोट

एसआरडी पर पहला प्रकाशित पेपर 1960 में बोफ, मॉल और शेन थी तथा जिसके लेखक संक्षिप्त सर्वेक्षण प्रारंभ करते हैं जिसमें कहा गया है कि कुछ प्रकार के पी-एन अर्धचालक डायोड की पुनर्प्राप्ति विशेषताएँ एक असंतोष व्यक्त करती है हार्मोनिक्स या मिलीमाइक्रो सेकंड का उपयोग पल्स के स्पंदन के लिए करते है। तथा वे यह भी उल्लेख करते हैं कि उन्होंने पहली बार फरवरी, 1959 में इस घटना को देखा था ।

एसआरडी का संचालन

भौतिक सिद्धांत

एसआरडीएस में उपयोग की जाने वाली मुख्य घटना विद्युत चालन के दौरान विद्युत आवेश का भंडारण है, जो सभी अर्धचालक डायोड में उपस्थित है और अर्धचालकों में अल्पसंख्यक वाहकों के परिमित जीवनकाल के कारण है। मान लें कि एसआरडी फॉरवर्ड वोल्टेज बायस है और स्थिर अवस्था में है अर्थात् एनोड वर्तमान बायस समय के सापेक्ष परिवर्तित नहीं होता है: क्योंकी अर्धचालक डायोड में चार्ज परिवहन मुख्य रूप से प्रसार के कारण होता है, अर्थात् बायस वोल्टेज के कारण एक गैर निरंतर स्थानिक चार्ज कैरियर घनत्व के लिए, a चार्ज Q_sउपकरण में संगृहित किया जाता है। यह संचित प्रभार पर निर्भर करता है:-

1. फॉरवर्ड एनोड धारा की तीव्रता 'I_A उपकरण में अपनी स्थिर स्थिति के दौरान बह रहा है।
2. अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल τ, अर्थात् वह औसत समय जब एक मुक्त प्रभार वाहक 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 बायस अचानक परवर्तित हो जाता है, तथा इसके स्थिर सकारात्मक मान से उच्च परिमाण निरंतर नकारात्मक मान पर स्विच करना: तब, क्योंकी आगे चालन के दौरान एक निश्चित मात्रा में चार्ज संगृहित किया गया है, डायोड प्रतिरोध अभी भी न्यूनतम है। एनोड करंट बंद नहीं होता है, परंतु इसकी ध्रुवीयता को विपरीत कर देता है और संग्रहित चार्ज Q उपकरण से लगभग स्थिर दर IR पर प्रवाहित होने लगता है। इस प्रकार सभी संग्रहीत चार्ज एक निश्चित समय में हटा दिए जाते हैं: यह समय भंडारण समय tS है 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 परिवर्तित हो जाता है, एक समय टीटीआर के अंदर रिवर्स बायस पर इसके कट-ऑफ वैल्यू में वृद्धि होती है,।संक्रमण समय: इस व्यवहार का उपयोग इस समय के समान वृद्धि समय के सापेक्ष पल्स का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।

ड्रिफ्ट स्टेप रिकवरी डायोड का संचालन

ड्रिफ्ट स्टेप रिकवरी डायोड की खोज 1981 में रूसी वैज्ञानिकों इगोर ग्रीखोव एट अल द्वारा, 1981 में गई थी । डीएसआरडी ऑपरेशन का सिद्धांत एसआरडी के समान है, एक आवश्यक अंतर के सापेक्ष पंपिंग धारा स्पंदित होना चाहिए, परंतु निरंतर नहीं, क्योंकि बहाव डायोड धीमे वाहक के सापेक्ष कार्य करता है।

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

जैसे ही संचित आवेश घटकर शून्य हो जाता है, डायोड तीव्रता से खुल जाता है। डायोड सर्किट के स्व-प्रेरण के कारण एक उच्च वोल्टेज स्पाइक दिखाई दे सकता है।कार्दो-सियोसेव एट अल के द्वारा, सन 1997 में कहा गया की कम्यूटेशन धरा जितना बड़ा और पल्स जनरेटर की पल्स आयाम और दक्षता जितनी अधिक होगी आगे से रिवर्स कंडक्शन में संक्रमण उतना ही न्यूनतम होता है, ()।

उपयोग

• हार्मोनिक जनरेटर
  • स्थानीय ऑसिलेटर
  • वोल्टेज नियंत्रित ऑसिलेटर
  • आवृत्ति सिंथेसाइज़र
  • आवृत्ति गुणक
• काम्ब जनरेटर
• सेम्पलिंग चरण डिटेक्टर

यह भी देखें

• अल्पसंख्यक वाहक
• पी-एन अर्धचालक
• पल्स जेनरेटर
• अर्धचालक 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 एसआरडीs: 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 एसआरडीs.

• 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 एसआरडी.
• 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 एसआरडी is a key element. Chapter 5 is particularly relevant.