合肥研究院研究發明極化二極管

　　【儀表網 儀表研發】二極管電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極管)則用來當作電子式的可調電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流”功能。二極管較為普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過，反向時阻斷。
 

　　近期，中科院合肥研究院強磁場中心盛志高研究團隊與中科院物理所、中科院寧波材料所科研人員合作，發明了一種新型電子元器件——“極化二極管”，可能成為未來電子器件的基礎元件。
 

　　研究團隊通過電疲勞的方法在介電材料鈦酸鍶(SrTiO3)中引入適量的氧空位。這些氧空位與其周圍的電子組成“極化子”，這些“極化子”在電場作用下可以形成電極化(P)。然后，通過制備金屬鈦與疲勞鈦酸鍶組成的異質結，構建出具有整流效應的元器件。
 

　　借助強磁場中心穩態強磁場實驗裝置(SHMFF)超導磁體下超快光學測試系統，對該元器件進行了細致研究。研究發現在對該元器件施加負電場(-V)時，界面形成了一個非常弱的極化P；對該元器件施加正電場(+V)時，界面形成了一個非常強的極化P。這一非對稱性P-V 關系表明該器件具有極化整流效應，是一種極化二極管，可能成為未來電子器件的基礎元件。
 

　　從遷移的角度來說，電子可以分成兩類：巡游電子和局域電子。對于以巡游電子為載體的電子元器件，電場作用下的電流(J)與電壓(V)關系有兩種。第一種是具有對稱 J-V 關系的電阻元件；第二種是具有非對稱性 J-V 關系(整流效應)的電流二極管。電流二極管被廣泛應用于存儲、計算、通信、顯示等領域，已經成為現代電子學中較為關鍵的基礎元器件。而對于以局域電子為載體的電子元器件來說，情況略有不同。
 

　　另外，具有對稱性電極化(P)與電壓(V)關系的電容等元器件早已被發明。而對于具有非對稱性 P-V 關系(極化整流效應)的電子元器件至今未見報道。因此，如果能尋找到一種非對稱 P-V 關系，形成電極化的整流效應，則可以制成極化二極管，將在整流器、儲存器及計算等領域有著非常重要的潛在應用價值。
 

　　后，小編了解到，二極管種類有很多，按照所用的半導體材料，可分為鍺二極管(Ge管)和硅二極管(Si管)。根據其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩壓二極管、開關二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發光二極管、硅功率開關二極管、旋轉二極管等。
 

　　按照管芯結構，又可分為點接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點接觸型二極管是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地燒結在一起，形成一個“PN結”。由于是點接觸，只允許通過較小的電流(不超過幾十毫安)，適用于高頻小電流電路，如收音機的檢波等。面接觸型二極管的“PN結”面積較大，允許通過較大的電流(幾安到幾十安)，主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩定可靠，多用于開關、脈沖及高頻電路中。