Ce este dioda IMPATT: construcție și funcționarea sa

Conceptul de diodă IMPATT a fost de fapt inventat în anul 1954 de William Shockley. Deci, el a extins ideea de a produce o rezistență negativă cu ajutorul unui mecanism precum întârzierea timpului de tranzit. El a propus tehnica de injecție pentru purtătorii de sarcină dintr-o joncțiune PN este părtinitoare înainte și și-a publicat gândul în Jurnalul tehnic al sistemelor Bell în 1954 și intitulat „Rezistența negativă care apare din timpul de tranzit în diodele semiconductoare. În plus, propunerea nu a fost s-a extins până în 1958 pe măsură ce Laboratoarele Bell și-au implementat structura diodei P + NI N + și după aceea, se numește Citire diodă. După aceea, în anul 1958, a fost publicat un jurnal tehnic cu numele „o diodă de înaltă frecvență, cu rezistență negativă propusă”. În anul 1965, s-a realizat prima diodă practică și s-au observat primele oscilații. Dioda care este utilizată pentru această demonstrație a fost construită prin siliciu cu o structură P + N. Mai târziu, funcționarea diodei Read a fost verificată și după aceea, o diodă PIN a fost demonstrată în anul 1966 pentru a funcționa. Forma completă a diodei IMPATT este ionizarea IMPatt Avalanche Transit-Time. Aceasta este o diodă extrem de mare, utilizată în aplicații cu microunde. În general, este utilizat ca amplificator și oscilator la frecvențe cu microunde. Gama de frecvență de funcționare a diodei IMPATT variază între 3 - 100 GHz. În general, această diodă generează caracteristici de rezistență negativă, deci funcționează ca oscilator la frecvențele cu microunde pentru generarea de semnale. Acest lucru se datorează în principal efectului timpului de tranzit și efectului avalanșei de ionizare a impactului. Clasificarea diodelor IMPATT se poate face prin două tipuri și anume derivă simplă și dublă. Dispozitivele cu derivare simplă sunt P + NN +, P + NIN +, N + PIP +, N + PP +. Când luăm în considerare dispozitivul P + NN +, joncțiunea P + N este conectată în polarizare inversă, atunci provoacă o avalanșă care provoacă regiunea P + pentru a injecta în NN + cu o viteză de saturație. Dar găurile injectate din regiunea NN + nu derivă, ceea ce se numește dispozitive cu derivare simplă. Cel mai bun exemplu de dispozitive cu drift dublu este P + PNN +. În acest tip de dispozitiv, ori de câte ori joncțiunea PN este influențată aproape de o avalanșă, atunci deriva electronului se poate face prin regiunea NN +, în timp ce găurile se deplasează prin regiunea PP +, cunoscută sub numele de dispozitive cu dublă drift. dioda IMPATT include următoarele: Frecvența de funcționare variază de la 3GHz la 100GH Principiul de lucru al diodei IMPATT este multiplicarea avalanșei Puterea de ieșire este de 1w CW și peste 400watt pulsată Eficiența este de 3% CW și 60% pulsată sub 1GHz Mai puternică în comparație cu dioda GUNN Cifra zgomotului este 30db Construcția și funcționarea diodei IMPATT Construcția diodei IMPATT este prezentată mai jos. Această diodă include patru regiuni precum P + -NI-N +. Structura atât a diodei PIN, cât și a IMPATT este aceeași, dar funcționează pe un gradient de tensiune extrem de ridicat de aproximativ 400KV / cm pentru a genera un curent de avalanșă. De obicei, diferite materiale precum Si, GaAs, InP sau Ge sunt utilizate în principal pentru construcția sa. Construcția diodei IMPATT În comparație cu o diodă normală, această diodă folosește o structură oarecum diferită deoarece; o diodă normală se va defecta într-o stare de avalanșă. Deoarece cantitatea uriașă de generație curentă determină generarea de căldură în interiorul acesteia. Deci, la frecvențele cu microunde, abaterea în structură este utilizată în principal pentru a genera semnale RF. În general, această diodă este utilizată în generatoarele de microunde. Aici, o sursă de curent continuu este dată diodei IMPATT pentru a genera o ieșire care oscilează odată ce un circuit reglat adecvat este utilizat în circuit. Ieșirea circuitului IMPATT este consistentă și comparativ ridicată în comparație cu alte diode cu microunde. Dar produce, de asemenea, o gamă largă de zgomot de fază, ceea ce înseamnă că este utilizat în emițătoare simple mai frecvent decât oscilatoarele locale din interiorul receptoarelor, oriunde performanța zgomotului de fază este în mod normal mai semnificativă. Această diodă poate limita aplicațiile prin zgomot de fază. Cu toate acestea, aceste diode sunt în principal alternative atractive pentru diodele cu microunde pentru mai multe regiuni. Circuitul diodei IMPATT Aplicația diodei IMPATT este prezentată mai jos. În general, acest tip de diodă este utilizat în principal la frecvențe de peste 70 GHz. Se observă că ori de câte ori se dă un circuit reglat cu o tensiune în regiunea tensiunii de defectare către IMPATT, atunci va apărea oscilația. Comparativ cu alte diode, această diodă utilizează rezistență negativă și această diodă este capabilă să genereze o gamă mare de putere de obicei de zece wați sau mai mare pe baza dispozitivului. Funcționarea acestei diode se poate face dintr-o sursă de alimentare utilizând un rezistor de limitare a curentului. Valoarea acestui lucru restricționează fluxul de curent la valoarea necesară. Curentul este furnizat de-a lungul unui sufocator RF pentru a separa DC de semnalul RF. Circuitul diodei IMPATT Dioda cu microunde IMPATT este aranjată dincolo de circuitul acordat, dar în mod normal, această diodă poate fi aranjată într-o cavitate de ghid de undă care oferă circuitul acordat necesar. Când se furnizează tensiunea, atunci circuitul va oscila. Principalul dezavantaj al diodei IMPATT este funcționarea acestuia, deoarece generează un domeniu ridicat de zgomot de fază datorită mecanismului de avarie. Aceste dispozitive utilizează tehnologia arsenidă de galiu (GaAs), care este mult mai bună în comparație cu siliciu. Acest lucru rezultă din coeficienții de ionizare foarte rapizi pentru purtătorii de încărcare. Diferența dintre IMPATT și dioda Trapatt Diferența principală între dioda IMPATT și dioda Trapatt pe baza diferitelor specificații este discutată mai jos. % în modul pulsat și 0.5% în CW Modul pulsat este de 100 - 1% Puterea de ieșire 10Watt (CW) 1Watt (Pulsat) Peste 10 Watt Figura zgomot 60 dB3 dB Semiconductori de bază Si, InP, Ge, GaAsSiConstrucție N + PIP + polarizare inversă PN JunctionP + NN ++ sau B + P P PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggedness Da DaDimensiuneTinyTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillator IMPATT Diodă Caracteristici Caracteristicile diodei IMPATT includ următoarele. Funcționează în stare de polarizare inversă Materialele utilizate pentru fabricarea acestor diode sunt InP, Si & GaA. avalansa ca wel În comparație cu diodele Gunn, acestea oferă o putere și o zgomot ridicate, de asemenea utilizate în receptoare pentru oscilatoare locale. Diferența de fază între curent și tensiune este de 20 de grade. Aici întârzierea fazei cu 90 de grade se datorează în principal efectului avalanșei, în timp ce unghiul rămas se datorează timpului de tranzit. Acestea sunt utilizate în principal acolo unde este necesară o putere mare de ieșire, cum ar fi oscilatoarele și amplificatoarele. Puterea de ieșire furnizată de această diodă este în intervalul de milimetri -frecvență de undă. La mai puține frecvențe, puterea de ieșire este invers proporțională cu frecvențele, în timp ce, la frecvențe înalte, este invers proporțională cu pătratul frecvenței. Avantajele Avantajele diodei IMPATT includ următoarele. Dimensiunea sa este mică. Acestea sunt economice. La temperaturi ridicate, oferă funcționare fiabilă Comparativ cu alte diode, include capacități de putere ridicată. Ori de câte ori este utilizat ca amplificator, atunci funcționează ca un dispozitiv cu bandă îngustă. Aceste diode sunt utilizate ca generatoare excelente de microunde. Pentru sistemul de transmisie cu microunde, această diodă poate genera un semnal purtător. Dezavantaje Dezavantajele diodei IMPATT includ următoarele. Oferă o gamă mai mică de reglare. Oferă o sensibilitate ridicată la diferite condiții de funcționare. În regiunea avalanșei, rata de generare a perechii de găuri electronice poate provoca o generație ridicată de zgomot. Pentru condiții operaționale, este receptivă. Dacă o îngrijire adecvată nu este luat atunci se poate deteriora din cauza uriașei reactanțe electronice. Comparativ cu TRAPATT, oferă o eficiență mai redusă Domeniul de reglare al diodei IMPATT nu este bun ca dioda Gunn. Generează zgomot fals prin intervale mai mari în comparație cu diodele Gunn & klystron Aplicații Aplicațiile diodei IMPATT includ următoarele. Aceste tipuri de diode sunt utilizate ca oscilatoare cu microunde în oscilatoare cu ieșire modulată și generatoare de microunde. Acestea sunt utilizate în radare cu unde continue, contramăsuri electronice și legături cu microunde. Acestea sunt utilizate pentru amplificare prin rezistență negativă. .Aceste diode sunt utilizate în amplificatoare parametrice, oscilatoare cu microunde, generatoare de microunde. Și, de asemenea, utilizat în emițătoare de telecomunicații, sisteme și receptoare de alarmă pentru intruși. Aceste dispozitive semiconductoare sunt utilizate pentru generarea de semnale cu microunde de mare putere la o frecvență de la 3 GHz la 100 GHz. Aceste diode sunt aplicabile pentru mai puține alarme de putere și sisteme radar.

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje