Co je Gunn Diode: Konstrukce a její fungování

V polovodičových materiálech GaAs jsou elektrony přítomny ve dvou stavech, jako je vysoká hmotnostní nízká rychlost a nízká hmotnost vysoká rychlost. Požadavkem adekvátního elektrického pole jsou elektrony nuceny přejít ze stavu nízké hmotnosti do stavu vysoké hmotnosti. V tomto specifickém stavu mohou elektrony tvořit skupinu a pohybovat se konzistentní rychlostí, která může způsobit tok proudu v sérii pulzů. Toto je známé jako Gunnův efekt, který používají Gunnovy diody. Tyto diody jsou nejlepší a nejčastěji dostupná zařízení z rodiny TED (zařízení s přenesenými elektrony). Tyto typy diod se používají jako stejnosměrné na mikrovlnné konvertory se zápornými odporovými vlastnostmi objemových GaA (arsenid galia) a potřebují typický zdroj stabilního napětí, menší impedanci, aby bylo možné eliminovat složité obvody. Tento článek pojednává o přehledu Gunnovy diody. Co je Gunnova dioda? Gunnova dioda se vyrábí s polovodičem typu N, protože obsahuje většinu nosičů náboje, jako jsou elektrony. Tato dioda používá vlastnost záporného odporu k výrobě proudu na vysokých frekvencích. Tato dioda se používá hlavně k produkci mikrovlnných signálů kolem 1 GHz a RF frekvencí kolem 100 GHz. Gunnovy diody jsou také známé jako TED (přenesená elektronová zařízení). I když se jedná o diodu, zařízení nemají PN-přechod, ale obsahují efekt zvaný Gunnův efekt. Gunnova dioda Tento efekt byl pojmenován podle vynálezce, konkrétně JB Gunna. Tyto diody jsou velmi jednoduché na použití, tvoří nízkonákladovou techniku ​​pro generování mikrovlnných RF signálů, často jsou umístěny ve vlnovodu, aby se vytvořila snadná rezonanční dutina. Níže je zobrazen symbol Gunnovy diody.Symbol Konstrukce Gunnovy diodyVýrobu Gunnovy diody lze provést pomocí polovodiče typu N. Nejčastěji se používají materiály GaAs (arsenid gallia) a InP (fosfid india) a další materiály jako Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Je nezbytné použít materiál typu n, protože účinek přenesený elektron je prostě vhodný pro elektrony a ne pro díry nalezené v materiálu typu p. V tomto zařízení existují 3 hlavní oblasti, které se nazývají horní, dolní a střední oblasti.Konstrukce Obecnou metodou výroby této diody je růst a epitaxní vrstva na degenerovaném n+ substrátu. Tloušťka aktivní vrstvy se pohybuje od několika mikronů do 100 mikronů a úroveň dotování této vrstvy se pohybuje od 1014 cm-3 do 1016 cm-3. Tato úroveň dopingu je však výrazně nízká, což se používá pro horní a spodní oblasti zařízení. Na základě požadované frekvence se bude měnit tloušťka. Nanášení vrstvy n+ může být provedeno epitaxně, jinak dotováno iontovou implantací. Obě oblasti tohoto zařízení, jako je horní a spodní část, jsou hluboce dopovány, aby poskytly materiál n+. To poskytuje oblasti s nezbytnou vysokou vodivostí, které jsou vyžadovány pro připojení k zařízení. Obecně jsou tato zařízení umístěna na vodivém nosiči, ke kterému je připojen drát. Tato podpora může také fungovat jako chladič, který je nebezpečný pro odvod tepla. Další koncové připojení diody může být provedeno prostřednictvím zlatého spojení, které je naneseno na povrch pinnacle. Zde je připojení zlata nutné kvůli jeho vysoké vodivosti a relativní stabilitě. Při výrobě by materiálové zařízení mělo být bez defektů a mělo by také zahrnovat extrémně konzistentní rozsah dopingu. Funkce Gunnovy diody Princip činnosti Gunnovy diody závisí hlavně na Gunnově efektu. V některých materiálech, jako je InP & GaAs, jakmile je prahová úroveň dosažena prostřednictvím elektrického pole v materiálu, mobilita elektronů se současně sníží. Když se elektrické pole zesílí, vytvoří se záporný odpor. Jakmile intenzita elektrického pole pro materiál GaAs dosáhne své významné hodnoty na záporné elektrodě, může se vytvořit oblast s nízkou pohyblivostí elektronů. Tato oblast se pohybuje průměrnou rychlostí elektronů k +Ve elektrodě. Gunnova dioda obsahuje na své CV charakteristiku oblast záporného odporu. Jakmile je dosaženo významné hodnoty prostřednictvím záporné elektrody GaAs, pak bude existovat oblast prostřednictvím mobility nízkých elektronů. Poté se posune na kladnou elektrodu. Jakmile se setká s doménou silného elektrického pole přes kladnou elektrodu na záporné elektrodě, pak se začne znovu vytvářet cyklický typ oblasti pro menší mobilitu elektronů a také vysoké elektrické pole. Cyklický charakter tohoto incidentu vytváří oscilace s frekvencemi 100 GHz. Jakmile tato hodnota překročí, začnou oscilace rychle mizet. Charakteristiky Charakteristiky Gunnovy diody vykazují negativní oblast odporu na její charakteristické křivce VI uvedené níže. Takže tato oblast umožňuje diodě zesilovat signály, takže ji lze použít v oscilátorech a zesilovačích. Nejčastěji se však používají Gunnovy diodové oscilátory.Charakteristika Gunnovy diody Zde není oblast záporného odporu v Gunnově diodě nic jiného, ​​než jakmile se tok proudu zvýší, pak napětí klesne. Toto obrácení fáze umožňuje diodě pracovat jako oscilátor a zesilovač. Tok proudu v této diodě se zvyšuje stejnosměrným napětím. Na určitém konci se tok proudu začne snižovat, takže se tomu říká vrcholový bod nebo prahový bod. Jakmile je prahový bod překročen, tok proudu se začne snižovat, aby se vytvořila oblast záporného odporu uvnitř diody. Provozní režimy Gunnovy diody Provoz Gunnovy diody lze provádět ve čtyřech režimech, které zahrnují následující. Režim Gunnovy oscilace Stabilní zesílení ModeLSA Oscillation ModeBias Circuit Oscillation ModeGunn Oscillation ModeGunn oscilační režim lze definovat v oblasti, kde lze součet frekvencí násobit 107 cm/s délek. Součet dopingu lze vynásobit délkou vyšší než 1012/cm2. V této oblasti není dioda stabilní kvůli tvorbě cyklického pole buď domény vysokého pole a akumulační vrstvy. Stabilní režim zesílení Tento druh režimu lze definovat v oblasti, kde je součet frekvence krát délka 107 cm/s a Délka dopingového produktu pro časové rozsahy od 1011 & 1012/cm2. Oscilační režim LSA Tento druh režimu lze definovat v oblasti, kde součet časů délky frekvence je 107 cm/s a dopingový kvocient lze rozdělit na rozsahy frekvence od 2×104 & 2×105. Režim oscilace obvodu Bias Tento druh režimu se stane jednoduše, jakmile dojde k oscilaci LSA nebo Gunn. Obecně se jedná o oblast, kde je časový součin frekvence velmi malý, aby se objevil na obrázku. Jakmile je předpětí velké diody provedeno na prahovou hodnotu, pak průměrný proud náhle klesne, když se spustí oscilace Gunn. Obvod oscilátoru Gunnovy diody Schéma zapojení obvodu oscilátoru Gunnovy diody je uvedeno níže. Aplikace diagramu Gunnovy diody ukazuje oblast záporného odporu. Záporný odpor způsobený rozptylovou kapacitou a indukčností vedení může mít za následek oscilace.Obvod oscilátoru Gunnovy diodyVe většině případů bude relaxační druh oscilací zahrnovat obrovskou amplitudu, která poškodí diodu. Takže přes diodu je použit velký kondenzátor, aby se zabránilo tomuto selhání. Tato charakteristika se používá hlavně pro návrh oscilátorů na horních frekvencích, které se pohybují v pásmech GHz až THz. Zde lze frekvenci ovládat přidáním rezonátoru. Ve výše uvedeném obvodu je ekvivalentem soustředěného obvodu vlnovod nebo koaxiální přenosové vedení. Zde jsou GaAs Gunn diody dostupné pro provoz v rozsahu 10 GHz – 200 GHz při výkonu 5 MW – 65 MW. Tyto diody lze také použít jako zesilovače. VýhodyMezi výhody Gunnovy diody patří následující. Tato dioda je k dispozici v malých rozměrech a je přenosná. Náklady na tuto diodu jsou nižší Při vysokých frekvencích je tato dioda stabilní a spolehlivá. -poměr signálu (NSR), protože je chráněn před obtěžováním šumem.Zahrnuje velkou šířku pásmaNevýhodyMezi nevýhody Gunnovy diody patří následující.Teplotní stabilita této diody je špatná Provozní proud tohoto zařízení, tudíž ztrátový výkon je vysoký.Gunnova dioda účinnost je nízká pod 10 GHz. Zapněte napětí tohoto zařízení je vysoké FM šum je vysoký pro specifické aplikace Rozsah ladění je vysokýAplikaceAplikace Gunnovy diody zahrnují následující. Tyto diody se používají jako oscilátory a zesilovače. Používá se v mikroelektronice jako řídicí zařízení Tyto diody se používají ve vojenských, komerčních radarových zdrojích a rádiové komunikaci. Tato dioda se používá v pulzním genu Gunnovy diody V mikroelektronice se tyto diody používají jako zařízení pro rychlé ovládání pro modulaci laserového paprsku. Používají se v policejních radarech. Tyto diody jsou použitelné v otáčkoměrech. Používají se jako čerpací zdroje v rámci parametrických zesilovačů Používají se v senzorech k detekci různých systémů, jako je otevření dveří, detekce vniknutí & bezpečnost chodců atd. Používá se v nonstop vlnových dopplerovských radarech. Je široce používán ve vysílačích mikrovlnného reléového datového spoje Používá se v elektronických oscilátorech pro generování mikrovlnných frekvencí. Jde tedy o přehled Gunnovy diody a její funkce. Tyto typy diod se také nazývají TED (Transferred Electronic Device). Obecně se používají pro vysokofrekvenční oscilace. Zde je pro vás otázka, co je Gunn Effect?

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv