Què és Gunn Diode: construcció i el seu funcionament

En els materials semiconductors de GaAs, els electrons estan presents en dos estats com la massa baixa velocitat alta i la massa baixa alta velocitat. Per la demanda d'un camp elèctric adequat, els electrons es veuen obligats a passar d'un estat de massa baixa a un estat de massa alta. En aquest estat específic, els electrons poden formar un grup i es mouen a una velocitat constant que pot provocar el flux de corrent en una sèrie de polsos. Per tant, això es coneix com a Efecte Gunn, que és utilitzat pels díodes Gunn. Aquests díodes són els millors i més freqüents dispositius disponibles de la família TED (dispositius d'electrons transferits). Aquest tipus de díodes s’utilitzen com convertidors de CC a microones amb les característiques de resistència negatives de GaAs massius (arseniur de gal·li) i necessiten una font d’alimentació de voltatge típica i estable, menys impedància perquè es puguin eliminar circuits complexos. En aquest article es descriu una visió general d’un díode de Gunn. Aquest díode utilitza la propietat de resistència negativa per produir corrent a altes freqüències. Aquest díode s'utilitza principalment per produir senyals de microones al voltant d'1 GHz i freqüències de RF al voltant de 100 GHz. Els díodes Gunn també es coneixen com a TED (dispositius d'electrons transferits). Tot i que és un díode, els dispositius no tenen una unió PN però inclouen un efecte anomenat Efecte Gunn. Díode Gunn Aquest efecte es va nomenar basant-se en l'inventor JB Gunn. Aquests díodes són molt senzills d'utilitzar, formen una tècnica de baix cost per generar senyals de RF de microones, sovint col·locats en una guia d'ones per fer una cavitat de ressonància fàcil. El símbol del díode Gunn es mostra a continuació.Símbol Construcció del díode GunnLa fabricació del díode Gunn es pot fer amb un semiconductor de tipus N. Els materials que s'utilitzen amb més freqüència són GaAs (arsenur de gal·li) i InP (fosfur d'indi) i s'han utilitzat altres materials com Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. És essencial utilitzar material de tipus n perquè l'efecte del L'electró transferit és simplement apropiat per als electrons i no per als forats que es troben en un material de tipus p. En aquest dispositiu, hi ha 3 regions principals que s'anomenen zones superior, inferior i mitjana.ConstruccióEl mètode general per fabricar aquest díode és fer créixer i una capa epitaxial sobre un substrat n+ degenerat. El gruix de la capa activa oscil·la entre poques micres i 100 micres i el nivell de dopatge d'aquesta capa oscil·la entre 1014cm-3 i 1016cm-3. Però aquest nivell de dopatge és significativament baix que s'utilitza per a les regions superior i inferior del dispositiu. En funció de la freqüència requerida, el gruix canviarà. La deposició de la capa n + es pot fer epitaxialment si es dopa mitjançant la implantació d’ions. Les dues àrees d'aquest dispositiu, com la part superior i inferior, estan dopades profundament per proporcionar n + material. Això dóna les regions d'alta conductivitat necessàries que es requereixen per a les connexions cap al dispositiu. Generalment, aquests dispositius es col·loquen sobre un suport conductor al qual es fa la connexió d'un cable. Aquest suport també pot funcionar com un dissipador de calor que és perillós per eliminar la calor. L'altra connexió terminal del díode es pot fer mitjançant una connexió daurada que es diposita a la superfície del pinacle. Aquí la connexió daurada és necessària a causa de la seva alta conductivitat i relativa estabilitat. Durant la fabricació, el dispositiu de material ha d'estar lliure de defectes i també incloure una gamma extremadament consistent de dopatge. Funcionament del díode Gunn El principi de funcionament d'un díode Gunn depèn principalment de l'efecte Gunn. En alguns materials com InP i GaAs, una vegada que s'aconsegueix un nivell de llindar a través d'un camp elèctric dins del material, la mobilitat dels electrons disminuirà simultàniament. Quan el camp elèctric augmenta, es generarà resistència negativa. Una vegada que la intensitat d'un camp elèctric per al material GaAs assoleix el seu valor significatiu a l'elèctrode negatiu, es pot formar una regió de baixa mobilitat d'electrons. Aquesta regió es mou a través de la velocitat mitjana dels electrons fins a l’elèctrode + Ve. El díode Gunn inclou una regió de resistència negativa a les seves característiques CV. Un cop s'aconsegueixi el valor significatiu a través de l'elèctrode GaAs negatiu, hi haurà una regió a través de la mobilitat dels electrons baixos. Després d'això, es canviarà a l'elèctrode positiu. Una vegada que es troba amb un fort domini de camp elèctric a través de l'elèctrode positiu de l'elèctrode negatiu, començarà a recrear-se un tipus cíclic de la regió per a una menor mobilitat d'electrons, així com un camp elèctric elevat. La naturalesa cíclica d’aquest incident produeix oscil·lacions amb freqüències de 100 GHz. Un cop superat aquest valor, les oscil·lacions començaran a desaparèixer ràpidament. Característiques Les característiques del díode Gunn mostren una àrea de resistència negativa a la seva corba característica VI que es mostra a continuació. Així, aquesta regió permet que el díode amplifi els senyals, de manera que es pot utilitzar en oscil·ladors i amplificadors. Però, els oscil·ladors de díode Gunn s'utilitzen amb més freqüència.Característiques del díode Gunn Aquí, l'àrea de resistència negativa del díode Gunn no és més que una vegada que el flux de corrent augmenta, la tensió cau. Aquesta fase inversa permet que el díode funcioni com un oscil·lador i un amplificador. El flux de corrent en aquest díode augmenta a través de la tensió continua. En un extrem específic, el flux de corrent començarà a disminuir, de manera que això s'anomena punt màxim o punt llindar. Una vegada que es creua el punt llindar, el flux de corrent començarà a reduir-se per crear una regió de resistència negativa dins del díode. Modes d’operació del díode Gunn L’operació d’un díode Gunn es pot fer en quatre modes, que inclouen els següents: Mode d’oscil·lació de Gunn Amplificació estable ModeLSA Oscil·lació ModeBias Circuit Oscil·lació ModeGunn Oscil·lació Mode El mode d'oscil·lació Gunn es pot definir a l'àrea on la suma de la freqüència es pot multiplicar per 107 cm/s de longitud. La suma del dopatge es pot multiplicar fins que la longitud és superior a 1012 / cm2. En aquesta regió, el díode no és estable a causa de la formació cíclica del domini de camp alt i de la capa d'acumulació. La durada del producte de dopatge per a intervals de temps oscil·la entre 107 i 1011/cm1012. Mode d'oscil·lació LSA. Aquest tipus de mode es pot definir a l'àrea on la suma de vegades la longitud de la freqüència és de 2 cm/s i el quocient de dopatge es pot dividir entre els intervals de freqüència. des de 107 × 2 i 104 × 2. Mode d'oscil·lació del circuit de biaix Aquest tipus de mode es produeix només quan es produeix una oscil·lació LSA o Gunn. En general, és l'àrea on el producte de la freqüència de la durada del temps és molt petit per aparèixer dins de la figura. Un cop es fa la polarització d'un díode a granel fins al llindar, el corrent mitjà cau sobtadament quan s'inicia l'oscil·lació de Gunn. Circuit oscil·lador del díode Gunn El diagrama del circuit del circuit oscil·lador del díode Gunn es mostra a continuació. L'aplicació del diagrama de díode Gunn mostra una regió de resistència negativa. La resistència negativa a través de la capacitat dispersa i la inductància del plom pot provocar oscil·lacions.Circuit oscil·lador del díode GunnEn la majoria dels casos, el tipus d'oscil·lació de relaxació inclourà una gran amplitud que danyarà el díode. Per tant, s'utilitza un gran condensador a través del díode per evitar aquesta fallada. Aquesta característica s'utilitza principalment per dissenyar oscil·ladors a freqüències superiors que van des de les bandes de GHz fins a THz. Aquí es pot controlar la freqüència afegint un ressonador. En el circuit anterior, l'equivalent del circuit agrupat és una guia d'ona o una línia de transmissió coaxial. Aquí, els díodes GaAs Gunn són accessibles per a un funcionament que oscil·la entre 10 GHz i 200 GHz amb una potència de 5 MW a 65 MW. Aquests díodes també es poden utilitzar com a amplificadors. AvantatgesEls avantatges del díode Gunn inclouen els següents. Aquest díode està disponible en mida petita i portàtil. El cost d'aquest díode és menor. A altes freqüències, aquest díode és estable i fiable. Posseeix un soroll millorat. - Relació de senyal (NSR) perquè està protegit de les molèsties acústiques. Inclou un gran ample de banda. Desavantatges. Els desavantatges del díode Gunn inclouen els següents. L'estabilitat de la temperatura d'aquest díode és pobre. El corrent de funcionament d'aquest dispositiu, per tant, la dissipació de potència és alta. El díode Gunn. L'eficiència és baixa per sota de 10 GHz. Engegueu la tensió d'aquest dispositiu és alta El soroll FM és alt per a aplicacions específiques. El rang d'ajustament és alt. Aplicacions. Les aplicacions del díode Gunn inclouen les següents. Aquests díodes s'utilitzen com a oscil·ladors i amplificadors. S'utilitza en microelectrònica com equips de control. .S'utilitzen en fonts de radar militars, comercials i comunicacions de ràdio. Aquest díode s'utilitza en el gen del díode Gunn polsat En microelectrònica, aquests díodes s'utilitzen com a dispositius de control ràpid per a la modulació del raig làser. S'utilitzen en radars de policia. Aquests díodes són aplicables en tacòmetres. S'utilitza com a fonts de bombes dins d'amplificadors paramètrics. S'utilitza en sensors per detectar diferents sistemes com l'obertura de la porta, la detecció d'intrusió. i seguretat per als vianants, etc. S'utilitza en radars doppler sense ones d'ona. S'utilitza àmpliament en transmissors de transmissió de dades de relés de microones S'utilitza en oscil·ladors electrònics per generar freqüències de microones. Així, es tracta d'una visió general del díode Gunn i el seu funcionament. Aquest tipus de díodes també s'anomenen TED (Dispositiu electrònic transferit). En general, s'utilitzen per a oscil·lacions d'alta freqüència. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és l'efecte Gunn?

Deixa un missatge 

Llista de missatges