Što je IMPATT dioda: konstrukcija i njezin rad

Koncept IMPATT diode zapravo je izumio William Shockley 1954. godine. Tako je proširio ideju za stvaranje negativnog otpora uz pomoć mehanizma poput vremenskog kašnjenja tranzita. Predložio je tehniku ​​ubrizgavanja nosača naboja unutar PN spoja prema naprijed i objavio je svoju misao u Tehničkom časopisu Bell Systems 1954. godine pod naslovom "Negativni otpor nastao tijekom tranzitnog vremena unutar poluvodičkih dioda. Nadalje, prijedlog nije bio produljeno do 1958. jer su Bell Laboratories implementirali njegovu strukturu diode P+ NI N+, a nakon toga se zove Read diode. Nakon toga, 1958. godine, objavljen je tehnički časopis s naslovom "predložena visokofrekventna dioda s negativnim otporom". Godine 1965. napravljena je prva praktična dioda koja je primijetila prve oscilacije. Dioda koja se koristi za ovu demonstraciju izrađena je od silicija s P+ N strukturom. Kasnije je rad diode za čitanje provjeren, a nakon toga je 1966. demonstrirana PIN dioda za rad. Što je IMPATT dioda? Potpuni oblik IMPATT diode je IMPatt Ionization Avalanche Transit-Time. Ovo je dioda iznimno velike snage koja se koristi u mikrovalnim aplikacijama. Općenito se koristi kao pojačalo i oscilator na mikrovalnim frekvencijama. Raspon radnih frekvencija IMPATT diode kreće se od 3 - 100 GHz. Općenito, ova dioda stvara negativne karakteristike otpora pa radi kao oscilator na mikrovalnim frekvencijama za generiranje signala. To je uglavnom zbog učinka tranzitnog vremena i utjecaja lavina. Razvrstavanje IMPATT dioda može se izvršiti u dvije vrste, naime jednostruki i dvostruki drift. Uređaji s pojedinačnim zanosom su P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+.Kada razmatramo uređaj P+NN+, spoj P+N spojen je obrnuto, tada uzrokuje proboj lavine koji uzrokuje područje P+ za ubrizgavanje u NN+ brzinom zasićenja. Ali rupe ubrizgane iz područja NN+ ne zanose se, što se naziva uređajima za pojedinačno zanošenje. Najbolji primjer uređaja s dvostrukim zanosom je P+PNN+. U ovoj vrsti uređaja, kad god je PN-spoj pristran blizu kvara na lavini, tada se elektronski pomak može provesti kroz područje NN+, dok se rupe pomaknu kroz područje PP+ koje je poznato kao uređaji s dvostrukim driftom. IMPATT dioda uključuje sljedeće. Radne frekvencije se kreću od 3GHz do 100GH Princip rada IMPATT diode je množenje lavina Izlazna snaga je 1w CW i više od 400 W pulsira Učinkovitost je 3% CW i 60% pulsira ispod 1 GHzMoćnija je u usporedbi s GUNN diodom. 30dbIMPATT dioda Izgradnja i rad Izgradnja IMPATT diode prikazana je u nastavku. Ova dioda uključuje četiri regije poput P+-NI-N+. Struktura PIN diode i IMPATT -a je ista, ali radi na iznimno visokom gradijentu napona od približno 400KV/cm za stvaranje lavinske struje. Obično se za njegovu izradu uglavnom koriste različiti materijali poput Si, GaAs, InP ili Ge. IMPATT Konstrukcija diode U usporedbi s normalnom diodom, ova dioda koristi nešto drugačiju strukturu jer; normalna dioda će se pokvariti u stanju lavine. Budući da ogromna količina trenutne proizvodnje uzrokuje stvaranje topline unutar nje. Tako se na mikrovalnim frekvencijama odstupanje u strukturi uglavnom koristi za generiranje RF signala. Općenito, ova se dioda koristi u mikrovalnim generatorima. Ovdje se IMPATT diodi daje istosmjerno napajanje za generiranje izlaza koji oscilira nakon što se unutar kruga koristi odgovarajući podešeni krug. Izlaz IMPATT kruga je dosljedan i relativno visok u usporedbi s drugim mikrovalnim diodama. Ali također proizvodi veliki raspon fazne buke, što znači da se koristi u jednostavnim odašiljačima češće od lokalnih oscilatora unutar prijamnika gdje god je izvedba fazne buke obično značajnija. Ova dioda radi s prilično visokim naponom poput 70 V ili više. Ova dioda može ograničiti primjenu putem fazne buke. Ipak, ove diode su uglavnom atraktivne alternative za mikrovalne diode za nekoliko regija.IMPATT dioda Krug Primjena IMPATT diode prikazana je u nastavku. Općenito, ova se dioda uglavnom koristi na frekvencijama iznad 3 GHz. Uočeno je da će se, kad god je podešeno kolo dano s naponom u području probojnog napona prema IMPATT -u, pojaviti oscilacije. U usporedbi s drugim diodama, ova dioda koristi negativni otpor i ova dioda može generirati veliki raspon snaga obično deset vata ili veća, ovisno o uređaju. Rad ove diode može se izvesti iz napajanja pomoću otpornika za ograničavanje struje. Vrijednost ovoga ograničava protok struje na potrebnu vrijednost. Struja se dovodi kroz RF prigušnicu za odvajanje istosmjernog od RF signala. IMPATT diodni krug IMPATT mikrovalna dioda postavljena je izvan podešenog kruga, ali obično se ova dioda može postaviti unutar šupljine valovoda koja daje potrebno podešeno kolo. Kada je napajanje dano tada će se krug zamahnuti. Glavni nedostatak IMPATT diode je njezin rad jer generira veliki raspon fazne buke zbog mehanizma probijanja lavine. Ovi uređaji koriste tehnologiju Gallium Arsenide (GaAs) koja je mnogo bolja u odnosu na silicij. To proizlazi iz vrlo brže ionizacije koeficijenata za napunjenosti carriers.Difference između IMPATT i TRAPATT DiodeThe glavna razlika između IMPATT i TRAPATT diode temelje se na različitim specifikacijama raspravlja below.SpecificationsIMPATT DiodeTRAPATT DiodeOperatingFrequency0.5 - 100GHz1 - 10GHzBandwidth1 / 10. RF Centra Frekvencija-Efficiency60 % u impulsnom načinu rada i 3% u CWPulsiranom načinu rada je 20 - 60% Izlazna snaga 1Watt (CW) 400Watt (pulsirano) Iznad 100 WattBuka Slika30 dB60 dBOsnovni poluvodiči Si, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+ PIP+ obrnuta pristranost PN JunctionP+ PN ++ ili Biverse PAR PN spoj HarmonikeNizko SnažnaRabotavostDaDaVeličinaTinyTinyApplicationOscillator, PojačaloOscillatorIMPATT diode Karakteristike Karakteristike IMPATT diode uključuju sljedeće. Djeluje u uvjetima obrnute pristranosti. Materijali koji se koriste za proizvodnju ovih dioda su InP, Si i GaAs. To su kompaktni i negativni efekti. lavina isto tako l kao vrijeme prijelaza.U usporedbi s Gunnovim diodama, one također pružaju veliku o/p snagu i šum, pa se koriste u prijemnicima za lokalne oscilatore. Fazna razlika između struje i napona je 180 stupnjeva. Ovdje je fazno kašnjenje s 90 stupnjeva uglavnom posljedica efekta lavine, dok je preostali kut posljedica tranzitnog vremena. Oni se uglavnom koriste tamo gdje je potrebna velika izlazna snaga poput oscilatora i pojačala Izlazna snaga koju daje ova dioda je u rasponu milimetara -talasna frekvencija. Na manjim frekvencijama izlazna snaga je obrnuto proporcionalna frekvencijama, dok je na visokim frekvencijama obrnuto proporcionalna kvadratu frekvencije. Prednosti Prednosti IMPATT diode uključuju sljedeće. Daje visok radni raspon. Njegova je veličina mala. Ove su ekonomične. Na visokim temperaturama daje pouzdan rad. U usporedbi s drugim diodama, uključuje mogućnosti velike snage. Kad god se koristi kao pojačalo, radi kao uređaj s uskim pojasom. Ove se diode koriste kao izvrsni generatori za mikrovalnu pećnicu. Za prijenosni sustav u mikrovalnoj pećnici ova dioda može generirati signal nositelja. Nedostaci Nedostaci IMPATT diode uključuju sljedeće. Daje manji raspon ugađanja. Daje visoku osjetljivost na različite radne uvjete. U području lavine, brzina stvaranja para elektron-rupa može uzrokovati visoku buku. Za radne uvjete, ona je osjetljiva. Ako se pravilno brine ako se ne uzme, može se oštetiti zbog velike elektroničke reaktancije. U usporedbi s TRAPATT -om, pruža manju učinkovitost. Raspon ugađanja diode IMPATT nije dobar poput Gunnove diode. On stvara lažnu buku u višim rasponima u usporedbi s Gunn & klystron diodama .Primjene Primjene IMPATT diode uključuju sljedeće. Ove vrste dioda koriste se poput mikrovalnih oscilatora unutar moduliranih izlaznih oscilatora i mikrovalnih generatora. Koriste se u radarima s kontinuiranim valovima, elektroničkim protumjerama i mikrovalnim vezama. Oni se koriste za pojačanje kroz negativni otpor .Ove se diode koriste u parametarskim pojačalima, mikrovalnim oscilatorima, mikrovalnim generatorima. Također se koristi u telekomunikacijskim odašiljačima, alarmnim sustavima i prijemnicima za uljeze. Modulirani izlazni oscilatorCW Doppler radarski odašiljačMikrovalni generatorTransmiteri FM telekomunikacijskog prijemnika LOIntruzijska alarmna mrežaParametarsko pojačaloTako se radi o pregledu IMPATT dioda, njegovoj primjeni, radu, radu. Ovi se poluvodički uređaji koriste za generiranje mikrovalnih signala velike snage u rasponu frekvencija od 3 GHz do 100 GHz. Ove diode su primjenjive na manje alarme za napajanje i radarske sustave.

Ostavite poruku 

Lista Poruka