صمامات الحامل – الساخن الثنائية

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

يجد صمام ثنائي متخصّصٌ آخر – يُدعى صمام حامل – ساخن ثنائي (Hot-Carrier Diode) (HCD) – تطبيقاتٍ واسعةَ النطاق في دارات التردّد الراديوي.

وهو يستطيع القيام بوظيفته عند تردّدات أعلى بكثير ممّا تستطيعه معظم الأنماط الأخرى من الصمامات الثنائية نصف الناقلة، وذلك لأنه ديود "ساكت"، ونقصد بهذا أنه يولِّد مقداراً ضئيلاً للغاية من الضجيج الكهربائي (خرج فوضوي يغطّي مجالاً واسعاً من التردّدات).

وهذه الميزة تثير اهتمام المهندسين الذين يصمِّمون مستقبلات الاتصالات اللاسلكية.

لدى صمام الحامل-الساخن الثنائي فولطيّة انهيار عالية. وتكون سعة وصلة المكثّفة فيه منخفضة، وهذا عائد جزئياً إلى أنّ الصمام الثنائي لديه تماسّ نقطي صغير جداً (الشكل 5-8). يُطلى السلك بالذهب أو البلاتين لإنقاص التآكل إلى الحدّ الأدنى.

وتقوم رقاقة سيليكون من النوع N بدور نصف الناقل. وتُغلَّف رقاقة السيليكون بغطاء رقيق من ذرات متراصفة يُدعى الطبقة التقبلية إيبيتاكسياً (Epitaxial)، وهي تُنتَج من طريق عملية مخبرية تُسمّى الترسيب (إيبيتاكسي)، حيث يقوم التقنيّون "بتنمية" طبقاتٍ من المادة نصف الناقلة على أساسٍ يُدعى الركيزة (Substrate).

تزيد الطبقةُ التقبلية إيبيتاكسياً فولطيّةَ الانهيار وتنقص سعة وصلة المكثّفة، وبذلك ترفع إلى أقصى حدٍّ كلاً من فولطيّة التشغيل وسرعة الابتدال.

فكرة مفيدة: تشبه عمليةُ الترسيب التقبلي (إيبيتاكسي) تجمّعَ جليد التجمع على زجاج سيارتك عندما تهبط درجة الحرارة إلى ما دون درجة التجمّد وتبقى الرطوبة عالية. "ينمّي" مصنّعو صمامات الحامل- الساخن الثنائية الطبقات التقبلية إيبيتاكسياً ضمن ظروف يتمّ التحكّم فيها بعناية.