Mi az a Gunn dióda: építés és működése

A GaAs félvezető anyagokban az elektronok két állapotban vannak jelen, mint a nagy tömegű kis sebesség és az alacsony tömegű nagy sebesség. A megfelelő elektromos mező igénye miatt az elektronok kénytelenek kis tömegű állapotból nagy tömegű állapotba lépni. Ebben a specifikus állapotban az elektronok csoportot alkothatnak és egyenletes sebességgel mozoghatnak, ami impulzusok sorozatában áramot okozhat. Tehát ezt Gunn -effektusnak nevezik, amelyet Gunn -diódák használnak. Ezek a diódák a legjobb és leggyakrabban elérhető eszközök a TED családból (átvitt elektronikai eszközök). Az ilyen típusú diódákat egyenáramú mikrohullámú átalakítókhoz használják, nagy tömegű GaA -k (gallium -arzenid) negatív ellenállási jellemzőivel, és tipikus, stabil feszültségű tápellátásra, kisebb impedanciára van szükségük, hogy a komplex áramkörök megszűnjenek. Ez a cikk egy Gunn dióda áttekintését tárgyalja. Mi az a Gunn dióda? A Gunn dióda N típusú félvezetővel készül, mivel többségi töltőhordozókat, például elektronokat tartalmaz. Ez a dióda a negatív ellenállás tulajdonságot használja az áram előállítására nagy frekvenciákon. Ezt a diódát elsősorban 1 GHz körüli mikrohullámú jelek és 100 GHz körüli RF frekvenciák előállítására használják. A Gunn diódák TED (átvitt elektronikai eszközök) néven is ismertek. Annak ellenére, hogy dióda, az eszközök nem rendelkeznek PN-csomóponttal, de tartalmaznak egy Gunn-effektusnak nevezett effektust. Ezt a hatást a feltaláló, JB Gunn alapján nevezték el. Ezek a diódák nagyon egyszerűen használhatók, olcsó technikát képeznek a mikrohullámú RF jelek generálására, gyakran hullámvezetőbe helyezve, hogy könnyen rezonáló üreget hozzanak létre. A Gunn dióda szimbólum az alábbiakban látható.Szimbólum Gunn dióda felépítése A Gunn dióda gyártása történhet N típusú félvezetővel. A leggyakrabban használt anyagok a GaAs (gallium-arzenid) és az InP (indium-foszfid), és más anyagokat is használtak, mint például a Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Elengedhetetlen az n-típusú anyagok használata, mert a Az átvitt elektron egyszerűen megfelel az elektronoknak, és nem lyukak találhatók egy p-típusú anyagban. Ebben az eszközben 3 fő régió van, amelyeket felső, alsó és középső területeknek neveznek.A dióda gyártásának általános módja az, hogy epitaxiális réteget növesztünk egy degenerált n+ szubsztráton. Az aktív réteg vastagsága néhány mikrontól 100 mikronig terjed, a réteg adalékolási szintje pedig 1014cm-3 és 1016cm-3 között van. De ez a doppingszint jelentősen alacsony, amelyet a készülék felső és alsó részén használnak. A szükséges gyakoriság alapján a vastagság megváltozik. Az n+ réteg felvitele epitaxiálisan, egyébként ionimplantációval adalékolható. Ennek az eszköznek a két része, például a felső és az alsó rész mélyen adalékolt, hogy n+ anyagot nyújtson. Ez biztosítja a szükséges magas vezetőképességű területeket, amelyek szükségesek az eszköz felé irányuló kapcsolatokhoz. Általában ezeket az eszközöket olyan vezetőtámaszra helyezik, amelyhez a vezetéket csatlakoztatják. Ez a támasz hűtőbordaként is működhet, ami veszélyes a hő eltávolítására. A dióda másik kapocscsatlakozása aranycsatlakozáson keresztül történhet, amely a csúcs felületére kerül. Itt az arany csatlakozás szükséges a magas vezetőképesség és relatív stabilitás miatt. A gyártás során az anyageszköznek hibamentesnek kell lennie, és rendkívül egyenletes adalékolási tartományt kell tartalmaznia. A Gunn-dióda működése A Gunn-dióda működési elve főként a Gunn-effektustól függ. Néhány anyagban, például az InP & GaA -kban, ha az anyagon belüli elektromos mezőn keresztül eléri a küszöbszintet, az elektronok mobilitása ezzel párhuzamosan csökken. Amikor az elektromos mező erősödik, negatív ellenállás keletkezik. Ha a GaAs anyag elektromos mezőjének intenzitása eléri a jelentős értéket a negatív elektródán, akkor alacsony elektronmobilitású régió alakulhat ki. Ez a tartomány az átlagos elektronsebességen keresztül a +Ve elektródáig mozog. A Gunn dióda negatív ellenállási tartományt tartalmaz a CV karakterisztikán. Miután a jelentős értéket elérték a negatív GaAs elektródán keresztül, akkor lesz egy régió az alacsony elektronok mobilitása révén. Ezt követően a pozitív elektródára vált. Amint a negatív elektródán lévő pozitív elektródán keresztül találkozik egy erős elektromos tér tartományával, akkor a régió ciklikus típusa a kisebb elektronmobilitás érdekében, valamint a nagy elektromos tér újra létrejön. Az incidens ciklikus jellege 100 GHz -es frekvenciájú rezgéseket eredményez. Ha ez az érték meghaladja, az oszcillációk gyorsan eltűnnek. Jellemzők Tehát ez a tartomány lehetővé teszi, hogy a dióda jeleket erősítsen, így oszcillátorokban és erősítőkben is használható. De a Gunn dióda oszcillátorokat használják leggyakrabban.A Gunn dióda jellemzői Itt a Gunn dióda negatív ellenállási területe nem más, mint ha az áramlás megnő, akkor a feszültség csökken. Ez a fázisfordítás lehetővé teszi, hogy a dióda oszcillátorként és erősítőként működjön. Ebben a diódában az áram az egyenáramú feszültségen keresztül növekszik. Egy adott végén az áramlás csökkenni kezd, ezért ezt csúcspontnak vagy küszöbpontnak nevezik. Miután átlépte a küszöbpontot, az áramlás csökkenni kezd, hogy negatív ellenállási tartományt hozzon létre a diódán belül. Gunn dióda működési módjai A Gunn dióda működése négy módban végezhető, amelyek magukban foglalják a következőket: Gunn oszcillációs mód Mód LSA oszcillációs mód Bias áramkör oszcillációs mód Gunn oszcillációs mód A Gunn oszcillációs mód meghatározható azon a területen, ahol a frekvencia összege 107 cm/s hosszúsággal megszorozható. A dopping összege megszorozható, ha a hossza nagyobb, mint 1012/cm2. Ebben a régióban a dióda nem stabil a ciklikus kialakítás miatt sem a nagymezős tartományban, sem a felhalmozódási rétegben. Stabil erősítési mód A doppingtermék hossza 107 és 1011/cm1012 között változik. LSA oszcillációs mód 2 × 107 és 2 × 104 -től. Előfeszítési áramkör oszcillációs módja Ez a fajta mód egyszerűen akkor következik be, ha LSA vagy Gunn oszcilláció történik. Általában az a terület, ahol az időhosszú frekvencia szorzata nagyon kicsi, hogy megjelenjen az ábrán. Miután a tömeges dióda előfeszítése elérte a küszöbértéket, az átlagos áram hirtelen leesik, amikor a Gunn oszcillációja megindul. Gunn dióda oszcillátor áramköre A Gunn dióda diagram alkalmazása negatív ellenállási tartományt mutat. A kóbor kapacitás és az ólominduktivitás negatív ellenállása rezgéseket okozhat.Gunn dióda oszcillátor áramkör A legtöbb esetben a relaxációs rezgések hatalmas amplitúdót tartalmaznak, ami károsítja a diódát. Tehát egy nagy kondenzátort használnak a diódán, hogy elkerüljék ezt a hibát. Ezt a jellemzőt elsősorban oszcillátorok tervezésére használják a GHz -től a THz -ig terjedő felső frekvenciákon. Itt a frekvencia rezonátor hozzáadásával szabályozható. A fenti áramkörben az összekapcsolt áramkör megfelelője egy hullámvezető vagy koaxiális átviteli vonal. Itt a GaAs Gunn diódák elérhetők 10 GHz - 200 GHz közötti tartományban, 5 MW - 65 MW teljesítmény mellett. Ezek a diódák erősítőként is használhatók. Előnyök A Gunn dióda előnyei a következők: Ez a dióda kis méretben és hordozható. Ennek a diódának a költsége alacsonyabb Magas frekvenciákon ez a dióda stabil és megbízható. -jelek aránya (NSR), mivel védett a zajtól. Nagy sávszélességet tartalmaz. Hátrányok A Gunn dióda hátrányai a következők. A dióda hőmérséklet -stabilitása gyenge A készülék működési árama, így a teljesítményveszteség magas. A hatékonyság alacsony 10 GHz alatt. A készülék feszültségének magas bekapcsolása Az FM zaj magas az egyes alkalmazásokhoz A hangolás tartománya nagy .Ezeket katonai, kereskedelmi radarforrásokban és rádiókommunikációban használják. Ezt a diódát az impulzusos Gunn dióda génben használják a mikroelektronikában ezeket a diódákat gyors vezérlőeszközként használják a lézersugár modulációhoz. Rendőrségi radarokban használják. Ezek a diódák tachométerekben használhatók. Szivattyúforrásként használják a paraméteres erősítőkben. & gyalogosbiztonság, stb. Folyamatos hullámú doppler radarokban használják. Széles körben használják a mikrohullámú relé adatkapcsolatának távadóiban. Elektronikai oszcillátorokban használják mikrohullámú frekvenciák generálására. Ez tehát a Gunn dióda és működésének áttekintéséről szól. Az ilyen típusú diódákat TED -nek (Transferred Electronic Device) is nevezik. Általában ezeket használják nagyfrekvenciás rezgésekhez. Itt egy kérdés az Ön számára, mi az a Gunn Effect?

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista