Co je IMPATT dioda: Konstrukce a její fungování

Koncept diody IMPATT skutečně vynalezl v roce 1954 William Shockley. Takže rozšířil myšlenku na vytvoření negativního odporu pomocí mechanismu, jako je časové zpoždění tranzitu. Navrhl, aby injekční technika pro nosiče náboje v PN křižovatce byla zkreslená dopředu a publikoval svou myšlenku v Technickém časopise Bell Systems v roce 1954 s názvem „Negativní odpor vyskytující se z tranzitního času v polovodičových diodách. Návrh dále nebyl prodloužena až do roku 1958, kdy Bell Laboratories implementovala jeho strukturu diod P+ NI N+ a poté se nazývá čtecí dioda. Poté, v roce 1958, byl vydán technický časopis s názvem „navrhovaná vysokofrekvenční dioda s negativním odporem“. V roce 1965 byla vyrobena první praktická dioda a pozorovány první kmity. Dioda použitá pro tuto demonstraci byla konstruována pomocí křemíku se strukturou P+ N. Později byla ověřena funkce čtení diody a poté byla v roce 1966 předvedena funkce PIN diody. Co je to IMPATT dioda? Plná forma IMPATT diody je IMPatt ionizační Avalanche Transit-Time. Jedná se o extrémně výkonnou diodu používanou v mikrovlnných aplikacích. Obecně se používá jako zesilovač a oscilátor na mikrovlnných frekvencích. Rozsah provozních frekvencí diody IMPATT se pohybuje od 3 do 100 GHz. Tato dioda obecně generuje negativní odporové charakteristiky, takže funguje jako oscilátor na mikrovlnných frekvencích pro generování signálů. Je to hlavně kvůli efektu doby tranzitu a lavinovému efektu ionizační nárazu. Klasifikaci diod IMPATT lze provést dvěma typy, a to jednoduchým driftem a dvojitým driftem. Zařízení s jedním unášením jsou P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. Když vezmeme v úvahu zařízení P+NN+, spojení P+N je zapojeno v reverzním předpětí, pak způsobí lavinové zhroucení, které způsobí oblast P+ pro vstřikování do NN+ se saturační rychlostí. Otvory vstřikované z oblasti NN+ se však nesnášejí, což se nazývá zařízení s jednoduchým driftem. Nejlepším příkladem zařízení s dvojitým unášením je P+PNN+. V tomto druhu zařízení, kdykoli je PN-spojení předpjato blízko lavinového průrazu, pak lze elektronový drift provést přes oblast NN+, zatímco otvory se unášejí oblastí PP+, která je známá jako zařízení s dvojitým driftem. Vlastnosti Hlavní rysy dioda IMPATT zahrnuje následující. Provozní frekvenční rozsahy od 3GHz do 100GH Princip činnosti diody IMPATT je lavinové násobení Výstupní výkon je 1w CW a pulzní výkon nad 400w Účinnost je 3% CW a 60% pulzní pod 1GHz Silnější ve srovnání s GUNN diodou Hodnota hluku je 30dbIMPATT Konstrukce a práce diod Konstrukce diody IMPATT je uvedena níže. Tato dioda obsahuje čtyři oblasti jako P+-NI-N+. Struktura PIN diody i IMPATT je stejná, ale pracuje na extrémně vysokém gradientu napětí přibližně 400 KV/cm pro generování lavinového proudu. Na jeho konstrukci se obvykle používají hlavně různé materiály jako Si, GaAs, InP nebo Ge. Konstrukce diody IMPATT Tato dioda ve srovnání s normální diodou používá poněkud odlišnou strukturu, protože; normální dioda se rozpadne v lavinovém stavu. Protože obrovské množství současné generace způsobuje generování tepla v ní. Takže při mikrovlnných frekvencích se odchylka ve struktuře používá hlavně ke generování RF signálů. Obecně se tato dioda používá v mikrovlnných generátorech. Zde je dioda IMPATT napájena stejnosměrným proudem pro generování výstupu, který osciluje, jakmile je v obvodu použit vhodný laděný obvod. Výstup obvodu IMPATT je konzistentní a poměrně vysoký ve srovnání s jinými mikrovlnnými diodami. Ale také produkuje velký rozsah fázového šumu, což znamená, že je používán v jednoduchých vysílačích častěji než místní oscilátory v přijímačích, kdekoli je výkon fázového šumu obvykle významnější. Tato dioda pracuje s poměrně vysokým napětím, jako je 70 voltů nebo vyšší. Tato dioda může omezit aplikace fázovým šumem. Nicméně tyto diody jsou hlavně atraktivními alternativami pro mikrovlnné diody pro několik regionů. Aplikace diod IMPATT Obvod aplikace diody IMPATT je uveden níže. Obecně se tento druh diody používá hlavně při frekvencích nad 3 GHz. Všimněte si, že kdykoli je naladěn obvod s napětím v oblasti průrazného napětí směrem k IMPATT, pak dojde k oscilaci. Ve srovnání s jinými diodami tato dioda používá záporný odpor a tato dioda je schopna generovat vysoký rozsah výkon obvykle deset wattů nebo vyšší v závislosti na zařízení. Činnost této diody lze provádět ze zdroje pomocí odporu omezujícího proud. Tato hodnota omezuje tok proudu na potřebnou hodnotu. Proud je dodáván skrz RF tlumivku k oddělení DC od RF signálu. IMPATT diodový obvod Mikrovlnná dioda IMPATT je uspořádána mimo laděný obvod, ale normálně může být tato dioda uspořádána v dutině vlnovodu, která poskytuje potřebný laděný obvod. Když je poskytnuto napájení, obvod se roztočí. Hlavní nevýhodou diody IMPATT je její činnost, protože generuje vysoký rozsah fázového šumu v důsledku mechanismu lavinového zhroucení. Tato zařízení využívají technologii Gallium Arsenide (GaAs), která je ve srovnání se silikonem mnohem lepší. To vyplývá z velmi rychlejších ionizačních koeficientů pro nosiče náboje. Rozdíl mezi IMPATT a Trapattovou diodou Hlavní rozdíl mezi IMPATT a Trapattovou diodou na základě různých specifikací je popsán níže. Specifikace IMPATT dioda % v pulzním režimu a 0.5% v CW Pulzní režim je 100 - 1% Výstupní výkon 10 Watt (CW) 1 Watt (pulzní) Nad 10 W Hlučnost Obrázek 60 dB3 dB Základní polovodiče Si, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+ PIP+ reverzní předpětí PN JunctionP+ NN ++ nebo N+ P P+ Reverse B PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggednessYes Yes Ano lavina jako wel l jako tranzitní čas. Ve srovnání s Gunnovými diodami, tyto poskytují vysoký o/p výkon a šum také, takže se používají v přijímačích pro místní oscilátory. Fázový rozdíl mezi proudem a napětím je 20 stupňů. Zde je fázové zpoždění o 90 stupňů hlavně kvůli lavinovému efektu, zatímco zbývající úhel je kvůli době přechodu. Používají se hlavně tam, kde je nutný vysoký výstupní výkon, jako jsou oscilátory a zesilovače. Výstupní výkon poskytovaný touto diodou je v rozmezí milimetrů -vlnová frekvence. Na méně frekvencích je výstupní výkon nepřímo úměrný frekvencím, zatímco na vysokých frekvencích je nepřímo úměrný druhé mocnině frekvence. Výhody Mezi výhody diody IMPATT patří následující. Poskytuje vysoký provozní rozsah. Jeho velikost je malá. Jsou ekonomické. Při vysokých teplotách poskytuje spolehlivý provoz. Ve srovnání s jinými diodami obsahuje možnosti vysokého výkonu. Kdykoli se používá jako zesilovač, funguje jako úzkopásmové zařízení. Tyto diody se používají jako vynikající mikrovlnné generátory. Pro mikrovlnný přenosový systém může tato dioda generovat nosný signál. Nevýhody Nevýhody diody IMPATT zahrnují Následující poskytuje menší rozsah ladění. Poskytuje vysokou citlivost na různé provozní podmínky. V lavinové oblasti může rychlost generování páru elektronů a děr způsobit vysoké generování šumu. Za provozních podmínek reaguje. Je-li náležitá péče není přijata, pak se může poškodit kvůli obrovské elektronické reaktanci. Ve srovnání s TRAPATT poskytuje menší účinnost Rozsah ladění diody IMPATT není dobrý jako Gunnova dioda. Vytváří rušivý šum ve vyšších rozsazích ve srovnání s diodami Gunn & klystron .Aplikace Aplikace IMPATT diody zahrnují následující. Tyto typy diod se používají jako mikrovlnné oscilátory v modulovaných výstupních oscilátorech a mikrovlnných generátorech. Používají se v radarech s kontinuální vlnou, elektronických protiopatřeních a mikrovlnných spojích. Používají se pro zesílení záporným odporem. Tyto diody se používají v parametrických zesilovačích, mikrovlnných oscilátorech, mikrovlnných generátorech. A také se používá v telekomunikačních vysílačích, poplachových systémech a přijímačích narušitelů. Modulovaný výstupní oscilátor Radarový vysílač CW Doppler Mikrovlnný generátor Vysílače FM TelecommunicationReceiver LOIntrusion Alarm Network Parametrický zesilovač Jedná se tedy o přehled diody IMPATT, konstrukce, práce, rozdíly a její aplikace. Tato polovodičová zařízení se používají pro generování vysoce výkonných mikrovlnných signálů v rozsahu frekvencí 3 GHz až 100 GHz. Tyto diody jsou použitelné pro méně výkonových alarmů a radarových systémů.

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv