Čo je Gunnova dióda: Konštrukcia a jej fungovanie

V polovodičových materiáloch GaA sú elektróny prítomné v dvoch stavoch, ako je vysoká hmotnosť, nízka rýchlosť a nízka hmotnosť. Na základe požiadavky na dostatočné elektrické pole sú elektróny nútené prejsť z nízkohmotného stavu do stavu s vysokou hmotnosťou. V tomto špecifickom stave môžu elektróny tvoriť skupinu a pohybovať sa konzistentnou rýchlosťou, ktorá môže spôsobiť tok prúdu v sérii impulzov. Toto je známe ako Gunn efekt, ktorý používajú Gunnove diódy. Tieto diódy sú najlepšie a najčastejšie dostupné zariadenia z rodiny TED (zariadenia s prenosom elektrónov). Tieto typy diód sa používajú ako meniče DC na mikrovlnné rúry s negatívnymi vlastnosťami odporu hromadných GaA (arzenid galia) a vyžadujú typické stabilné napájacie napätie s menšou impedanciou, aby bolo možné eliminovať zložité obvody. Tento článok pojednáva o prehľade Gunnovej diódy. Čo je to Gunnova dióda? Gunnova dióda je vyrobená z polovodiča typu N, pretože obsahuje väčšinové nosiče náboja, ako sú elektróny. Táto dióda používa vlastnosť negatívneho odporu na výrobu prúdu pri vysokých frekvenciách. Táto dióda sa používa hlavne na vytváranie mikrovlnných signálov okolo 1 GHz a RF frekvencií okolo 100 GHz. Gunnove diódy sú tiež známe ako TED (zariadenia s prenosom elektrónov). Napriek tomu, že ide o diódu, zariadenia nemajú prechod PN, ale obsahujú efekt nazývaný Gunnov efekt. Gunnova dióda Tento efekt bol pomenovaný podľa vynálezcu, konkrétne JB Gunna. Tieto diódy sa veľmi ľahko používajú, predstavujú lacnú techniku ​​na generovanie mikrovlnných RF signálov, často sú umiestnené vo vlnovode, aby sa vytvorila ľahká rezonančná dutina. Symbol Gunnovej diódy je zobrazený nižšie.Symbol Konštrukcia Gunnovej diódyVýrobu Gunnovej diódy je možné vykonať pomocou polovodiča typu N. Materiály, ktoré sa používajú najčastejšie, sú GaA (arzenid gália) a InP (fosfid india) a použili sa ďalšie materiály ako Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Je nevyhnutné použiť materiál typu n, pretože účinok prenesený elektrón je jednoducho vhodný pre elektróny a nie pre otvory nachádzajúce sa v materiáli typu p. V tomto zariadení existujú 3 hlavné oblasti, ktoré sa nazývajú horné, dolné a stredné oblasti.Obecnou metódou výroby tejto diódy je rast a epitaxiálna vrstva na degenerovanom substráte n+. Hrúbka aktívnej vrstvy sa pohybuje od niekoľkých mikrónov do 100 mikrónov a úroveň dopingu tejto vrstvy sa pohybuje od 1014 cm-3 do 1016 cm-3. Táto úroveň dopingu je však výrazne nízka, čo sa používa v horných a dolných oblastiach zariadenia. Na základe požadovanej frekvencie sa hrúbka zmení. Depozícia n+ vrstvy sa môže uskutočniť epitaxiálne, inak dotovaná iónovou implantáciou. Obe oblasti tohto zariadenia, ako horná a dolná časť, sú dopované hlboko, aby poskytli materiál n+. To dáva nevyhnutné oblasti s vysokou vodivosťou, ktoré sú potrebné pre pripojenia k zariadeniu. Tieto zariadenia sú spravidla umiestnené na vodivom držiaku, ku ktorému je vytvorené pripojenie drôtu. Táto podpora môže fungovať aj ako chladič, ktorý je nebezpečný pri odstraňovaní tepla. Ďalšie pripojenie diódy k dióde je možné vykonať pomocou zlatého spojenia, ktoré je uložené na povrchu vrcholu. Tu je zlaté spojenie nevyhnutné kvôli jeho vysokej vodivosti a relatívnej stabilite. Pri výrobe by materiálové zariadenie malo byť bez závad a zahŕňať tiež extrémne konzistentný rozsah dopingu. Gunnova dióda funguje Princíp činnosti Gunnovej diódy závisí predovšetkým od Gunnovho efektu. V niektorých materiáloch, ako sú InP a GaA, akonáhle je prahová úroveň dosiahnutá prostredníctvom elektrického poľa v materiáli, potom sa pohyblivosť elektrónov súbežne zníži. Keď sa elektrické pole zvýši, vytvorí sa negatívny odpor. Akonáhle intenzita elektrického poľa pre materiál GaAs dosiahne svoju významnú hodnotu na negatívnej elektróde, môže sa vytvoriť oblasť s nízkou pohyblivosťou elektrónov. Táto oblasť sa pohybuje priemernou rýchlosťou elektrónov na elektródu +Ve. Gunnova dióda obsahuje na svojich charakteristikách CV oblasť negatívneho odporu. Hneď ako sa významná hodnota dosiahne prostredníctvom zápornej elektródy GaAs, bude existovať oblasť pohyblivosti nízkych elektrónov. Potom sa presunie na kladnú elektródu. Akonáhle sa stretne so silnou doménou elektrického poľa prostredníctvom pozitívnej elektródy na negatívnej elektróde, potom sa začne znova vytvárať cyklický typ oblasti pre menšiu pohyblivosť elektrónov a vysoké elektrické pole. Cyklická povaha tohto incidentu vytvára oscilácie s frekvenciami 100 GHz. Akonáhle táto hodnota prekročí, oscilácie začnú rýchlo miznúť. Charakteristika Charakteristiky Gunnovej diódy ukazujú na svojej charakteristickej krivke VI nižšie negatívny odpor. Táto oblasť teda umožňuje dióde zosilniť signály, takže ju možno použiť v oscilátoroch a zosilňovačoch. Oscilátory Gunnovej diódy sa však používajú najčastejšie.Tu negatívna oblasť odporu v Gunnovej dióde nie je nič iné, ako akonáhle sa tok prúdu zvýši, potom napätie klesne. Tento fázový reverz umožňuje, aby dióda fungovala ako oscilátor a zosilňovač. Tok prúdu v tejto dióde sa zvyšuje cez jednosmerné napätie. Na konkrétnom konci začne tok prúdu klesať, takže sa to nazýva špičkový bod alebo prahový bod. Akonáhle je prahový bod prekročený, tok prúdu sa začne znižovať, aby sa v dióde vytvorila oblasť negatívneho odporu. Spôsoby prevádzky Gunnovej diódy Prevádzku Gunnovej diódy je možné vykonať v štyroch režimoch, ktoré zahŕňajú nasledujúce. Gunn Oscillation ModeStable Amplification Režim oscilácie režimu LSA Režim oscilácie obvoduGunn režim oscilácie Režim oscilácie Gunn je možné definovať v oblasti, kde je možné súčet frekvencie vynásobiť dĺžkami 107 cm/s. Súčet dopingu je možné vynásobiť, pričom dĺžka je vyššia ako 1012/cm2. V tejto oblasti dióda nie je stabilná kvôli cyklickému vytváraniu domény s vysokým poľom a akumulačnej vrstvy. Režim stabilného zosilnenia Tento druh režimu je možné definovať v oblasti, kde je súčet frekvencií a dĺžok 107 cm/s a dĺžka dopingového produktu pre časové rozsahy od 1011 do 1012/cm2. Režim oscilácie LSA Tento druh režimu je možné definovať v oblasti, kde súčet časov a frekvencií je 107 cm/s a dopingový kvocient je možné rozdeliť pomocou rozsahov frekvencie. od 2 × 104 a 2 × 105. Režim predvoľby obvodového oscilácie Tento druh režimu sa stane jednoducho vtedy, keď dôjde k oscilácii LSA alebo Gunn. Všeobecne je to oblasť, kde sa súčin časovej dĺžky frekvencie je veľmi malý, aby sa objavil na obrázku. Akonáhle sa predpätie hromadnej diódy vykoná na prahu, priemerný prúd náhle klesne, keď začne oscilácia Gunna. Okruh oscilátora Gunnovej diódy Schéma obvodu obvodu oscilátora Gunnovej diódy je zobrazená nižšie. Aplikácia Gunnovho diódového diagramu ukazuje oblasť negatívneho odporu. Negatívny odpor prostredníctvom rozptylovej kapacity a indukčnosti elektródy môže mať za následok oscilácie.Okruh oscilátora Gunnovej diódy Vo väčšine prípadov bude relaxačný druh oscilácií zahŕňať veľkú amplitúdu, ktorá poškodí diódu. Cez diódu sa teda používa veľký kondenzátor, aby sa zabránilo tejto poruche. Táto vlastnosť sa používa hlavne na navrhovanie oscilátorov na vyšších frekvenciách, ktoré sa pohybujú v pásmach GHz až THz. Tu je možné frekvenciu ovládať pridaním rezonátora. Vo vyššie uvedenom obvode je ekvivalentom koncentrovaného obvodu vlnovod alebo koaxiálna prenosová linka. Tu sú diódy GaAs Gunn prístupné pre prevádzku, ktorá sa pohybuje od 10 GHz do 200 GHz pri výkone 5 MW - 65 MW. Tieto diódy je možné použiť aj ako zosilňovače. Výhody Medzi výhody Gunnovej diódy patria nasledujúce. Táto dióda je k dispozícii v malej veľkosti a prenosná. Náklady na túto diódu sú nižšie. Na vysokých frekvenciách je táto dióda stabilná a spoľahlivá. Má vylepšený šum -pomer signálu (NSR), pretože je chránený pred obťažovaním hlukom. Obsahuje veľkú šírku pásma Nevýhody Nevýhody Gunnovej diódy zahŕňajú nasledujúce. Tepelná stabilita tejto diódy je zlá. Prevádzkový prúd tohto zariadenia, takže rozptyl energie je vysoký. Gunnova dióda Účinnosť je nízka pod 10 GHz. Zapnite napätie tohto zariadenia je vysoké. FM šum je vysoký pre konkrétne aplikácie. Rozsah ladenia je vysoký. Aplikácie Gunnove diódy zahŕňajú nasledujúce. Tieto diódy sa používajú ako oscilátory a zosilňovače. Používa sa v mikroelektronike ako riadiace zariadenie. . Tieto sa používajú vo vojenských, komerčných radarových zdrojoch a rádiovej komunikácii. Táto dióda sa používa v pulznom géne Gunnovej diódy V mikroelektronike sa tieto diódy používajú ako rýchlo riadiace zariadenia na moduláciu laserového lúča. Používajú sa v policajných radaroch. Tieto diódy sú použiteľné v tachometroch. Používa sa ako zdroje pumpy v parametrických zosilňovačoch. Používa sa v snímačoch na detekciu rôznych systémov, ako je otvorenie dverí, detekcia priestupku & bezpečnosť chodcov atď. Používa sa v dopplerovských radaroch s nepretržitou vlnou. Široko sa používa vo vysielačoch dátového spojenia mikrovlnných relé. Používa sa v elektronických oscilátoroch na generovanie mikrovlnných frekvencií. Toto je všetko o prehľade Gunnovej diódy a jej fungovania. Tieto typy diód sa nazývajú aj TED (Transferred Electronic Device). Spravidla sa používajú na vysokofrekvenčné oscilácie. Tu je otázka na vás, čo je to Gunn Effect?

Zanechajte správu 

zoznam správ