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合肥研究院研究发明极化二极管
二极管电子元件当中,一种具有两个电极的装置,只允许电流由单一方向流过,许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管)则用来当作电子式的可调磨浆机电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流”功能。二极管较为普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过,反向时阻断。
近期,中科院合肥研究院强磁场中心盛志高研究团队与中科院物理所、中科院宁波材料所科研人员合作,发明了一种新型电子元器件——“极化二极管”,可能成为未来电子器件的基础元件。
研究团队通过电疲劳的方法在介电材料钛酸锶(SrTiO3)中引入适量的氧空位。这些氧空位与其周围的电子组成“极化子”,这些“极化子”在电场作用下可以形成电极化(P)。然后,通过制备金属钛与疲劳钛酸锶组成的异质结,构建出具有整流效应的------螺栓改变实验机元器件。
借助强磁场中心稳态强磁场实验装置(SHMFF)超导磁体下超快光学测试系统,对该元器件进行了细致研究。研究发现在对该元器件施加负电场(-V)时,界面形成了一个非常弱的极化P;对该元器件施加正电场(+V)时,界面形成了一个非常强的极化P。这一非对称性P-V 关系表明该器件具有极化整流效应,是一种极化二极管,可能成为未来电子器件的基础元件。
从迁移的角度来说,电子可以分成两类:巡游电子和局域电子。对于以巡游电子为工装裤载体的电子元器件,电场作用下的电流(J)与电压(V)关系有两种。第一种是具有对称 J-V 关系的电阻元件;第二种是具有非对称性 J-V 关系(整流效应)的电流二极管。电流二极管被广泛应用于存储、计算、通信、显示等领域,已经成为现代电子学中较为关键的基础元器件。而对于以局域电子为载体的电子元器件来说,情况略有不同。
另外,具有对称性电极化(P)与电压(V)关系研磨机的电容等元器件早已被发明。而对于具有非对称性 P-V 关系(极化整流效应)的电子元器件至今未见报道。因此,从而可到达恒速率、恒应变、恒应力等高要求的控制需要如产业发展水平其实不高果能寻找到一种非对称 P-V 关系,形成电极化的整流效应,则可以制成极化二极管,将在整流器、储存器及计算等领域有着非常重要的潜在应用价值。
最后,了解到,二极管种类有很多,按照所用的半导体材料,可分为锗二极管(Ge管)和硅二极管(Si管)。根据其不同用途,可分为检波二铸钢阀门极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。
按照管芯结构,又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面,通以脉冲电流,使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起,形成一个“PN结”。由于是点接触,只允许通过较小的电流(不超过几十毫安),适用于高频小电流电路,如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大,允许通过较大的电流(几安到几十安),主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管,它不仅能通过较大的电流,而且性能稳定可靠,多用于开关、脉冲及高频电路中。
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