合肥研究院研究发明极化二极管
- 2020/7/31 17:09:44 21113
- 来源：合肥研究院
【仪表网 仪表研发】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，如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。
后，小编了解到，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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