Što je Gunnova dioda: konstrukcija i njezin rad

U GaAs poluvodičkim materijalima, elektroni su prisutni u dva stanja poput velike mase, niske brzine i niske mase velike brzine. Zahtjevom odgovarajućeg električnog polja, elektroni su prisiljeni prijeći iz stanja male mase u stanje velike mase. U tom specifičnom stanju elektroni mogu formirati skupinu i kretati se dosljednom brzinom koja može uzrokovati protok struje u nizu impulsa. Dakle, ovo je poznato kao Gunnov efekt koji koriste Gunnove diode. Ove diode su najbolji i najčešće dostupni uređaji iz obitelji TED (uređaji s prijenosnim elektronima). Ove vrste dioda koriste se kao pretvarači istosmjerne struje u mikrovalne sa značajkama negativnog otpora kao što je skupni GaAs (galijev arsenid) i trebaju tipično, stabilno napajanje naponom, manju impedanciju kako bi se eliminirali složeni krugovi. Ovaj članak govori o pregledu Gunn diode. Što je Gunn dioda? Gunn dioda je izrađena od N-tipa poluvodiča jer se sastoji od većine nositelja naboja poput elektrona. Ova dioda koristi svojstvo negativnog otpora za proizvodnju struje na visokim frekvencijama. Ova dioda se uglavnom koristi za proizvodnju mikrovalnih signala oko 1 GHz i RF frekvencija oko 100 GHz. Gunn diode su također poznate kao TED (uređaji s prijenosom elektrona). Iako se radi o diodi, uređaji nemaju PN-spoj, već uključuju efekt koji se naziva Gunn efekt. Gunn Diode.Ovaj efekt je dobio ime na temelju izumitelja, naime JB Gunna. Ove diode su vrlo jednostavne za korištenje, čine jeftinu tehniku ​​za generiranje mikrovalnih RF signala, često se postavljaju u valovod kako bi se napravila laka rezonantna šupljina. Dolje je prikazan simbol Gunn diode.Simbol Konstrukcija Gunn diode Izrada Gunn diode može se izvesti s poluvodičem N-tipa. Materijali koji se najčešće koriste su GaAs (galijev arsenid) i InP (indijev fosfid), a korišteni su i drugi materijali poput Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Bitno je koristiti materijal n-tipa jer učinak preneseni elektron jednostavno je prikladan za elektrone, a ne za rupe u materijalu p-tipa. U ovom uređaju postoje 3 glavne regije koje se nazivaju gornje, donje i srednje područje.Konstrukcija Opća metoda za proizvodnju ove diode je rast i epitaksijalni sloj na degeneriranoj n+ podlozi. Debljina aktivnog sloja kreće se od nekoliko mikrona do 100 mikrona, a razina dopinga ovog sloja je od 1014cm-3 do 1016cm-3. Ali ova razina dopinga je značajno niska što se koristi za gornje i donje dijelove uređaja. Na temelju potrebne frekvencije, debljina će se promijeniti. Taloženje sloja n+ može se izvršiti epitaksialno, inače dopirano ionskom implantacijom. Oba područja ovog uređaja, kao što su gornji i donji dio, duboko su dopirana kako bi se osiguralo n+ materijala. Time se dobivaju potrebna područja visoke vodljivosti koja su potrebna za spojeve prema uređaju. Općenito, ovi se uređaji postavljaju na provodni nosač na koji se spaja žica. Ova potpora također može raditi kao hladnjak koji je opasan za uklanjanje topline. Drugi priključak diode može se napraviti preko zlatnog spoja koji se nanosi na površinu vrha. Ovdje je zlatna veza neophodna zbog svoje visoke vodljivosti i relativne stabilnosti. Tijekom proizvodnje, materijalni uređaj bi trebao biti bez kvarova i također bi trebao uključivati ​​izuzetno dosljedan raspon dopinga. Rad Gunn diode Princip rada Gunn diode uglavnom ovisi o Gunnovom učinku. U nekim materijalima poput InP & GaAs, nakon što se dosegne razina praga kroz električno polje unutar materijala, tada će se pokretljivost elektrona istodobno smanjiti. Kada se električno polje pojača tada će se stvoriti negativan otpor. Kada intenzitet električnog polja za GaAs materijal dosegne svoju značajnu vrijednost na negativnoj elektrodi, tada se može formirati područje niske pokretljivosti elektrona. Ovo područje se kreće kroz prosječnu brzinu elektrona do +Ve elektrode. Gunn dioda uključuje područje negativnog otpora na svojim CV karakteristikama. Nakon što se značajna vrijednost postigne kroz negativnu GaAs elektrodu, tada će postojati područje kroz pokretljivost niskih elektrona. Nakon toga će se prebaciti na pozitivnu elektrodu. Jednom kada se susreće s jakom domenom električnog polja kroz pozitivnu elektrodu na negativnoj elektrodi, tada će se početi ponovno stvarati ciklički tip područja za manju mobilnost elektrona, kao i visoko električno polje. Ciklička priroda ovog incidenta proizvodi oscilacije sa frekvencijama od 100 GHz. Nakon što ova vrijednost prijeđe, oscilacije će početi brzo nestajati. Karakteristike Gunn diode karakteristike pokazuju negativno područje otpora na svojoj VI karakterističnoj krivulji prikazanoj dolje. Dakle, ova regija omogućuje diodi da pojača signale, tako da se može koristiti u oscilatorima i pojačalima. No, Gunnovi diodni oscilatori se najčešće koriste.Karakteristike Gunn diode Ovdje područje negativnog otpora u Gunn diodi nije ništa drugo nego kada se tok struje poveća, tada napon pada. Ova faza preokreta omogućuje da dioda radi kao oscilator i pojačalo. Protok struje u ovoj diodi raste kroz istosmjerni napon. Na određenom kraju, protok struje će se početi smanjivati, pa se to naziva vršna točka ili točka praga. Nakon što se prijeđe granična točka, protok struje počet će se smanjivati ​​kako bi stvorio područje negativnog otpora unutar diode. Načini rada Gunnove diode Rad Gunnove diode može se izvesti u četiri načina koji uključuju sljedeće. Način osciliranja Guna Stabilno pojačanje ModeLSA Način oscilacije Način osciliranja kruga Način osciliranja Gunom Način osciliranja Guna može se definirati u području gdje god se zbroj frekvencija može pomnožiti s duljinama 107 cm/s. Zbroj dopinga može se pomnožiti kroz duljinu veća od 1012/cm2. U ovom području dioda nije stabilna zbog formiranja cikličke domene visokog polja i akumulacijskog sloja. Stabilni način pojačanja Ova vrsta moda može se definirati u području gdje god je zbroj duljine frekvencije 107 cm/sec i duljina doping proizvoda za vremenske raspone od 1011 & 1012/cm2. LSA oscilacijski modOva vrsta moda može se definirati u području gdje je zbroj puta duljine frekvencije 107 cm/s i doping kvocijent se može podijeliti na frekvencijske raspone od 2×104 & 2×105.Bias Circuit Oscillation ModeOva vrsta načina se događa jednostavno nakon što dođe do LSA ili Gunn oscilacije. Općenito, to je područje gdje god je vremenski umnožak frekvencije vrlo mali da bi se pojavio unutar slike. Jednom kada se namještanje skupne diode izvrši do praga, tada prosječna struja iznenada opadne kada Gunnova oscilacija počne. Krug oscilatora Gunn Diode Shema strujnog kruga oscilatora Gunn diode prikazana je dolje. Primjena Gunn diodnog dijagrama pokazuje područje negativnog otpora. Negativan otpor kroz lutajući kapacitet i olovnu induktivnost može rezultirati oscilacijama.Gunnov diodni oscilatorni krug U većini slučajeva, relaksacijske vrste oscilacija uključivat će veliku amplitudu koja će oštetiti diodu. Stoga se preko diode koristi veliki kondenzator kako bi se izbjegao ovaj kvar. Ova karakteristika se uglavnom koristi za dizajniranje oscilatora na gornjim frekvencijama koje se kreću od GHz do THz pojasa. Ovdje se frekvencija može kontrolirati dodavanjem rezonatora. U gornjem krugu, ekvivalentni spojni krug je valovodni ili koaksijalni prijenosni vod. Ovdje su GaAs Gunn diode dostupne za rad koji se kreće u rasponu od 10 GHz – 200 GHz pri snazi ​​od 5 MW – 65 MW. Ove diode se također mogu koristiti kao pojačala. Prednosti Prednosti Gunn diode uključuju sljedeće. Ova dioda je dostupna u maloj veličini i prenosiva. Zbog toga je trošak ove diode manji. Na visokim frekvencijama, ova dioda je stabilna i pouzdana. Posjeduje poboljšanu razinu buke -omjer signala (NSR) jer je zaštićen od smetnji smetnji.Uključuje veliku širinu pojasa.NedostaciNedostaci Gunn diode uključuju sljedeće.Temperaturna stabilnost ove diode je lošaRadna struja ovog uređaja, stoga je rasipanje snage veliko.Gunnova dioda učinkovitost je niska ispod 10 GHz. Uključite napon ovog uređaja visok je FM šum je visok za specifične primjene. Raspon podešavanja je velik. Primjene Primjene Gunn diode uključuju sljedeće. Ove diode se koriste kao oscilatori i pojačala. Koristi se u mikroelektronici poput kontrolne opreme .One se koriste u vojnim, komercijalnim radarskim izvorima i radio komunikaciji. Ova dioda se koristi u pulsirajućem genu Gunn diode ratori. U mikroelektronici, ove se diode koriste kao uređaji za brzo upravljanje za modulaciju laserske zrake. Koriste se u policijskim radarima. Ove diode su primjenjive u tahometrima. Koriste se kao izvori pumpe unutar parametarskih pojačala Koristi se u senzorima za otkrivanje različitih sustava kao što su otvaranje vrata, otkrivanje prolaska & sigurnost pješaka, itd. Koristi se u non-stop valnim doppler radarima. Široko se koristi u odašiljačima mikrovalne relejne podatkovne veze. Koristi se u oscilatorima elektronike za generiranje mikrovalnih frekvencija. Dakle, ovdje se radi o pregledu Gunn diode i njenog rada. Ove vrste dioda nazivaju se i TED (Transferred Electronic Device). Općenito se koriste za visokofrekventne oscilacije. Evo pitanja za vas, što je Gunn efekt?

Ostavite poruku 

Lista Poruka