دیود اپیتاکسیال مِزا (Mesa Epitaxial Diode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود اپیتاکسیال مِزا (Mesa Epitaxial Diode) :
دیود اپیتاکسیال مِزا (Mesa Epitaxial Diode) نوعی دیود است که با ترکیب فناوری اپیتاکسی (Epitaxy) و حکاکی (Etching) برای ایجاد ساختار "مِزا" (Mesa) ساخته می شود. "مزا" یک کلمه اسپانیایی به معنای "میز" یا "سکوی کوهستانی" است و در الکترونیک به ساختارهای برجسته ای اطلاق می شود که با حکاکی نواحی اطراف یک پیوند ایجاد می شوند.
فرآیند ساخت دیود مِزا به این صورت است: ابتدا یک لایه اپیتاکسیال بر روی یک زیرلایه رشد داده می شود. سپس با استفاده از فوتولیتوگرافی و حکاکی (Wet یا Dry Etching)، نواحی اطراف پیوند حکاکی شده و یک جزیره (Mesa) شامل پیوند باقی می ماند. این ساختار برجسته باعث می شود پیوند از لبه ها جدا شود و مشکلات شکست در لبه ها (Edge Breakdown) کاهش یابد.
مزیت اصلی ساختار مِزا، بهبود ولتاژ شکست (Breakdown Voltage) دیود است. در دیودهای مسطح (Planar)، لبه های پیوند می توانند میدان الکتریکی را متمرکز کرده و باعث شکست زودرس شوند. ساختار مِزا با حذف نواحی اطراف و ایجاد سطح شیب دار، میدان را توزیع کرده و ولتاژ شکست را افزایش می دهد.
دیودهای مِزا معمولا برای کاربردهای ولتاژ بالا و فرکانس بالا استفاده می شوند. در ساختارهای مِزا، می توان لایه های اپیتاکسیال با ضخامت و غلظت دقیق برای تحمل ولتاژهای بالا (تا چند کیلوولت) رشد داد و سپس با حکاکی مِزا، از شکست لبه ای جلوگیری کرد.
پارامترهای مهم دیود مِزا شامل ولتاژ شکست بالا، جریان نشتی کم، و زمان بازیابی معکوس کوتاه است. این دیودها معمولا در بسته بندی های محصور (Hermetic) برای کاربردهای نظامی و فضایی عرضه می شوند، زیرا ساختار مِزا در برابر تشعشعات نیز مقاوم تر است.
کاربرد اصلی دیود اپیتاکسیال مِزا در دیودهای قدرتی ولتاژ بالا (High Voltage Power Diodes) است. این دیودها در منابع تغذیه ولتاژ بالا، تجهیزات پزشکی (X-Ray)، و سیستم های راداری استفاده می شوند. همچنین در دیودهای PIN برای کاربردهای RF با توان بالا کاربرد دارند.
دیودهای مِزا همچنین در ساخت دیودهای گان (Gunn Diodes) و دیودهای IMPATT (IMPATT Diodes) برای کاربردهای مایکروویو استفاده می شوند. در این کاربردها، ساختار مِزا امکان ایجاد ناحیه فعال با ابعاد دقیق و اتلاف حرارتی بهتر را فراهم می کند.
یکی از چالش های دیودهای مِزا، پسیواسیون (Passivation) سطح است. سطح شیب دار مِزا باید با لایه های عایق مناسب پوشانده شود تا از نشت جریان سطحی (Surface Leakage) و نفوذ آلودگی جلوگیری شود. این پسیواسیون معمولا با اکسیداسیون یا رسوب لایه هایی مانند اکسید سیلیکون یا نیترید سیلیکون انجام می شود.
سری معروف دیودهای مِزا شامل خانواده 1N5711 (دیود شاتکی مِزا) و دیودهای قدرتی با ولتاژ بالای ۱۰۰۰ ولت از تولیدکنندگانی مانند Microsemi و MACOM است. این دیودها معمولا در بسته بندی های فلزی-سرامیکی با قابلیت اطمینان بالا عرضه می شوند.
در مقایسه با دیودهای مسطح (Planar)، دیودهای مِزا معمولا فرآیند ساخت پیچیده تری دارند، زیرا حکاکی اضافی و پسیواسیون سطح مورد نیاز است. با این حال، برای کاربردهایی که ولتاژ شکست بسیار بالا و قابلیت اطمینان در محیط های سخت مورد نیاز است، دیودهای مِزا گزینه برتری هستند.
در نهایت، دیود اپیتاکسیال مِزا یک فناوری تخصصی برای کاربردهای پیشرفته است. ترکیب لایه های اپیتاکسیال دقیق و ساختار مِزا، امکان دستیابی به ولتاژهای شکست بسیار بالا (تا ۱۰ کیلوولت) را فراهم می کند. این دیودها نقش مهمی در تجهیزات نظامی، فضایی، پزشکی و صنعتی با نیازهای ویژه ایفا می کنند.
