Ce este dioda Gunn: construcție și funcționare

În materialele semiconductoare GaAs, electronii sunt prezenți în două stări, cum ar fi viteza mică de masă mare și viteza mare de masă mică. Prin cererea unui câmp electric adecvat, electronii sunt forțați să treacă de la o stare de masă mică la una de masă mare. În această stare specifică, electronii pot forma un grup și se mișcă la o rată constantă care poate determina curgerea curentului într-o serie de impulsuri. Deci, acesta este cunoscut sub numele de efect Gunn, care este folosit de diodele Gunn. Aceste diode sunt cele mai bune și mai frecvent disponibile dispozitive din familia TED (dispozitive cu electroni transferați). Aceste tipuri de diode sunt utilizate ca convertizoarele de curent continuu la cuptor cu microunde cu caracteristicile de rezistență negativă ale GaA-urilor (arsenidă de galiu) și au nevoie de o sursă de alimentare tipică, stabilă, cu o impedanță mai mică, astfel încât circuitele complexe să poată fi eliminate. Acest articol discută o prezentare generală a unei diode Gunn. Ce este o diodă Gunn? Dioda Gunn este realizată cu semiconductor de tip N, deoarece cuprinde majoritatea purtători de sarcină, cum ar fi electronii. Această diodă folosește proprietatea de rezistență negativă pentru a produce curent la frecvențe înalte. Această diodă este utilizată în principal pentru a produce semnale cu microunde în jurul a 1 GHz și frecvențe RF în jur de 100 GHz. Diodele Gunn sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de TED (dispozitive electron transferate). Chiar dacă este o diodă, dispozitivele nu au o joncțiune PN, ci includ un efect numit Efect Gunn. Gunn Diode Acest efect a fost numit pe baza inventatorului și anume JB Gunn. Aceste diode sunt foarte simplu de utilizat, formează o tehnică low-cost pentru a genera semnale RF cu microunde, fiind adesea plasate într-un ghid de undă pentru a face o cavitate rezonantă ușoară. Simbolul diodei Gunn este prezentat mai jos.Simbol Construcția diodei Gunn Fabricarea diodei Gunn se poate face cu un semiconductor de tip N. Materialele care sunt utilizate cel mai frecvent sunt GaAs (arseniură de galiu) și InP (fosfură de indiu) și au fost utilizate alte materiale precum Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Este esențial să se utilizeze material de tip n, deoarece efectul electronul transferat este pur și simplu potrivit pentru electroni și nu pentru găurile găsite într-un material de tip p. În acest dispozitiv, există 3 regiuni principale care sunt numite zone de sus, de jos și de mijloc.Construcție Metoda generală de fabricare a acestei diode este creșterea și stratul epitaxial pe un substrat n+ degenerat. Grosimea stratului activ variază de la câțiva microni la 100 de microni, iar nivelul de dopaj al acestui strat variază de la 1014cm-3 la 1016cm-3. Dar acest nivel de dopaj este semnificativ scăzut, care este utilizat pentru regiunile de sus și de jos ale dispozitivului. În funcție de frecvența necesară, grosimea se va modifica. Depunerea stratului n+ se poate face epitaxial altfel dopat prin implantare ionică. Ambele zone ale acestui dispozitiv, cum ar fi partea de sus și de jos, sunt dopate profund pentru a oferi material n+. Acest lucru oferă regiunile de conductivitate ridicată necesare pentru conexiunile către dispozitiv. În general, aceste dispozitive sunt amplasate pe suport conducător la care se realizează conexiunea unui fir. Acest suport poate funcționa și ca un radiator, care este periculos pentru îndepărtarea căldurii. Cealaltă conexiune terminală a diodei poate fi realizată printr-o conexiune de aur care este depusă pe suprafața vârfului. Aici conexiunea de aur este necesară datorită conductivității sale ridicate și stabilității relative. În timpul fabricației, dispozitivul material nu trebuie să aibă defecte și să includă, de asemenea, o gamă extrem de consistentă de dopaj. Funcționarea diodei Gunn Principiul de lucru al unei diode Gunn depinde în principal de efectul Gunn. În unele materiale precum InP și GaAs, odată ce un nivel de prag este atins printr-un câmp electric din material, atunci mobilitatea electronilor va scădea concomitent. Când câmpul electric crește, atunci rezistența negativă va fi generată. Odată ce intensitatea unui câmp electric pentru materialul GaAs atinge valoarea sa semnificativă pe electrodul negativ, atunci se poate forma regiunea cu mobilitate scăzută a electronilor. Această regiune se deplasează prin viteza medie a electronilor către electrodul +Ve. Dioda Gunn include o regiune de rezistență negativă pe caracteristicile sale CV. Odată ce valoarea semnificativă este atinsă prin electrodul GaAs negativ, atunci va exista o regiune prin mobilitatea electronilor scăzuti. După aceea, se va trece la electrodul pozitiv. Odată ce întâlnește un domeniu puternic de câmp electric prin electrodul pozitiv pe electrodul negativ, atunci un tip ciclic al regiunii pentru o mobilitate mai mică a electronilor, precum și câmpul electric ridicat va începe să se recreeze. Natura ciclică a acestui incident produce oscilații cu frecvențe de 100 GHz. Odată ce această valoare depășește, atunci oscilațiile vor începe să dispară rapid. Deci această regiune permite diodei să amplifice semnalele, astfel încât să poată fi utilizată în oscilatoare și amplificatoare. Dar, oscilatoarele cu diode Gunn sunt folosite cel mai frecvent.Caracteristicile diodei Gunn Aici, zona de rezistență negativă a diodei Gunn nu este altceva decât odată ce fluxul de curent crește, atunci tensiunea scade. Această fază inversă permite diodei să funcționeze ca un oscilator și un amplificator. Fluxul de curent în această diodă crește prin tensiunea de curent continuu. La un anumit capăt, fluxul de curent va începe să scadă, așa că acesta se numește punct de vârf sau punct de prag. Odată ce punctul de prag este depășit, fluxul de curent va începe să se reducă pentru a crea o regiune de rezistență negativă în diodă. Mod de oscilație ModeLSA Mod de oscilație circuit Bias Mod de oscilație Gunn Modul de oscilație Gunn poate fi definit în zona în care suma frecvenței poate fi înmulțită cu lungimi de 107 cm/s. Suma dopajului poate fi multiplicată prin lungimea mai mare de 1012/cm2. În această regiune, dioda nu este stabilă din cauza formării ciclice fie a domeniului câmpului înalt, fie a stratului de acumulare. Lungimea produsului de dopaj pentru intervale de timp de la 107 și 1011/cm1012.Modul de oscilație LSA Acest tip de mod poate fi definit în zona în care suma timpilor lungimea frecvenței este de 2 cm/s și coeficientul de dopaj poate fi împărțit prin intervalele de frecvență. de la 107×2 și 104×2.Modul de oscilație a circuitului de polarizare Acest tip de mod se întâmplă pur și simplu odată ce are loc fie LSA, fie oscilația Gunn. În general, este zona în care produsul de frecvență al lungimii timpului este foarte mic să apară în figură. Odată ce polarizarea unei diode în vrac este făcută la prag, atunci curentul mediu scade brusc când începe oscilația lui Gunn. Circuitul oscilatorului diodei Gunn Schema circuitului circuitului oscilatorului diodei Gunn este prezentată mai jos. Aplicarea diagramei diodei Gunn arată o regiune de rezistență negativă. Rezistența negativă prin capacitatea parazită și inductanța plumbului poate duce la oscilații.Circuitul oscilatorului diode Gunn În cele mai multe cazuri, oscilațiile de relaxare vor include o amplitudine uriașă care va deteriora dioda. Deci, un condensator mare este utilizat peste diodă pentru a evita această defecțiune. Această caracteristică este utilizată în principal pentru a proiecta oscilatoare la frecvențe superioare care variază de la benzile GHz la THz. Aici, frecvența poate fi controlată prin adăugarea unui rezonator. În circuitul de mai sus, circuitul echivalent echivalent este un ghid de undă sau o linie de transmisie coaxială. Aici, diodele GaAs Gunn sunt accesibile pentru funcționare care variază între 10 GHz - 200 GHz la 5 MW - 65 MW putere. Aceste diode pot fi folosite și ca amplificatoare. AvantajeAvantajele diodei Gunn includ următoarele. Această diodă este disponibilă în dimensiuni mici și portabilă. Costul acestei diode este mai micLa frecvențe înalte, această diodă este stabilă și fiabilă. Posedă un zgomot îmbunătățit. -raportul semnalului (NSR) deoarece este protejat de zgomotul deranjant. Include o lățime de bandă mareDezavantajeDezavantajele diodei Gunn includ următoarele.Stabilitatea temperaturii acestei diode este slabăCurentul de funcționare al acestui dispozitiv, astfel disiparea puterii este mare.Dioda Gunn eficiența este scăzută sub 10 GHz. Tensiunea de pornire a acestui dispozitiv este ridicată. Zgomotul FM este ridicat pentru aplicații specifice. Gama de reglare este mare. Aplicații. Aplicațiile diodei Gunn includ următoarele. Aceste diode sunt folosite ca oscilatoare și amplificatoare. Este folosită în microelectronice, cum ar fi echipamentele de control. . Acestea sunt utilizate în surse radar militare, comerciale și comunicații radio. Această diodă este utilizată în gena diodei Gunn în impulsuri În microelectronică, aceste diode sunt utilizate ca dispozitive de control rapid pentru modularea fasciculului laser. Folosite în radarele de poliție. Aceste diode sunt aplicabile în tahometre. Este folosită ca surse de pompă în amplificatoare parametrice. Folosit în senzori pentru a detecta diferite sisteme, cum ar fi deschiderea unei uși, detectarea intrucțiunilor. și siguranța pietonilor, etc. Este folosit în radarele doppler cu undă non-stop. Este utilizat pe scară largă în transmițătoarele de legături de date cu releu cu microunde. Este folosit în oscilatoarele electronice pentru generarea de frecvențe de microunde. Prin urmare, este vorba despre o prezentare generală a diodei Gunn și a funcționării acesteia. Aceste tipuri de diode sunt numite și TED (Dispozitiv electronic transferat). În general, acestea sunt folosite pentru oscilații de înaltă frecvență. Iată o întrebare pentru tine, ce este Gunn Effect?

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje