Kaj je Gunnova dioda: gradnja in njeno delovanje

V polprevodniških materialih GaAs so elektroni prisotni v dveh stanjih, kot sta nizka hitrost velike mase in velika hitrost nizke mase. Zaradi zahteve po ustreznem električnem polju so elektroni prisiljeni preiti iz stanja z nizko maso v stanje z visoko maso. V tem posebnem stanju lahko elektroni tvorijo skupino in se gibljejo s konstantno hitrostjo, ki lahko povzroči tok toka v nizu impulzov. Torej je to znano kot Gunnov učinek, ki ga uporabljajo Gunnove diode. Te diode so najboljše in najpogosteje dostopne naprave iz družine TED (prenosne elektronske naprave). Te vrste diod se uporabljajo kot pretvorniki enosmernega toka v mikrovalovni pečici z značilnostmi negativne upornosti v razsutem stanju GaAs (galijev arsenid) in potrebujejo tipično, stabilno napetostno napajanje z manjšo impedanco, da je mogoče odpraviti zapletena vezja. Ta članek obravnava pregled Gunnove diode. Kaj je Gunnova dioda? Gunnova dioda je izdelana iz polprevodnika tipa N, ker vsebuje večino nosilcev naboja, kot so elektroni. Ta dioda uporablja lastnost negativnega upora za proizvodnjo toka pri visokih frekvencah. Ta dioda se večinoma uporablja za proizvodnjo mikrovalovnih signalov okoli 1 GHz in RF frekvenc okoli 100 GHz. Gunnove diode so znane tudi kot TED (prenosne elektronske naprave). Čeprav gre za diodo, naprave nimajo PN-stika, vendar vključujejo učinek, imenovan Gunnov učinek. Gunnova dioda Ta učinek je dobil ime po izumitelju, in sicer JB Gunnu. Te diode so zelo enostavne za uporabo, tvorijo poceni tehniko za ustvarjanje mikrovalovnih RF signalov, ki so pogosto postavljene v valovod, da naredijo enostavno resonančno votlino. Simbol diode Gunn je prikazan spodaj.Simbol Konstrukcija diode Gunn Izdelava diode Gunn se lahko izvede s polprevodnikom tipa N. Najpogosteje uporabljeni materiali so GaAs (galijev arsenid) in InP (indijev fosfid) in drugi materiali, kot so Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Bistveno je uporabiti material n-tipa, ker učinek preneseni elektron je preprosto primeren za elektrone in ne za luknje v materialu tipa p. V tej napravi so tri glavne regije, ki se imenujejo zgornja, spodnja in srednja območja.Splošna metoda za izdelavo te diode je gojenje in epitaksialna plast na degenerirani n+ podlagi. Debelina aktivne plasti se giblje od nekaj mikronov do 100 mikronov, stopnja dopiranja te plasti pa od 1014 cm-3 do 1016 cm-3. Toda ta stopnja dopinga je precej nizka, kar se uporablja za zgornjo in spodnjo regijo naprave. Glede na zahtevano frekvenco se bo debelina spremenila. Odlaganje plasti n+ se lahko izvede epitaksialno, sicer dopirano z ionsko implantacijo. Oba področja te naprave, kot sta zgornje in spodnje, sta globoko dopirana, da zagotovita n+ material. To daje potrebna območja z visoko prevodnostjo, ki so potrebna za povezave proti napravi. Na splošno so te naprave nameščene na nosilnem nosilcu, na katerega je priključena žica. Ta podpora lahko deluje tudi kot hladilnik, ki je odstranjevanje toplote nevarno. Drugi terminalni priključek diode je mogoče izvesti z zlato povezavo, ki je položena na površino vrha. Tu je zlata povezava potrebna zaradi visoke prevodnosti in relativne stabilnosti. Med proizvodnjo mora biti materialna naprava brez napak in vključevati tudi zelo dosleden obseg dopinga. V nekaterih materialih, kot sta InP & GaAs, ko se z električnim poljem znotraj materiala doseže mejna vrednost, se bo gibljivost elektronov hkrati zmanjšala. Ko se električno polje poveča, bo nastala negativna upornost. Ko intenzivnost električnega polja za material GaAs doseže svojo pomembno vrednost na negativni elektrodi, se lahko oblikuje območje nizke gibljivosti elektronov. To območje se premika skozi povprečno hitrost elektronov do elektrode +Ve.Gunnova dioda vključuje območje negativne upornosti na svojih značilnostih CV. Ko je pomembna vrednost dosežena z negativno elektrodo GaAs, bo prišlo do območja zaradi mobilnosti nizkih elektronov. Po tem se premakne na pozitivno elektrodo. Ko skozi pozitivno elektrodo na negativni elektrodi sreča močno domeno električnega polja, se bo začel ponovno ustvarjati ciklični tip območja za manjšo gibljivost elektronov in visoko električno polje. Ciklična narava tega incidenta povzroča nihanja s frekvencami 100 GHz. Ko ta vrednost preseže, bodo nihanja začela hitro izginjati. To območje torej diodi omogoča ojačanje signalov, zato jo lahko uporabimo v oscilatorjih in ojačevalnikih. Najpogosteje pa se uporabljajo Gunnovi diodni oscilatorji.Značilnosti Gunnove diode Tu negativno uporno območje v Gunnovi diodi ni nič drugega kot enkrat, ko se tok poveča, napetost pade. Ta obratna faza omogoča, da dioda deluje kot oscilator in ojačevalnik. Pretok toka v tej diodi se povečuje z enosmerno napetostjo. Na določenem koncu se bo tok začel zmanjševati, zato se to imenuje točka vrha ali prag. Ko prestopite mejno točko, se bo tok tok začel zmanjševati, da ustvari območje negativne upornosti znotraj diode. Načini delovanja diode Gunn Delovanje diode Gunn lahko izvedete v štirih načinih, ki vključujejo naslednje. Način LSA nihanja Način nihanja kroga Način Gunnovega nihanja Način nihanja Gunna je mogoče določiti na območju, kjer je mogoče vsoto frekvence pomnožiti z dolžino 107 cm/s. Vsoto dopinga je mogoče pomnožiti z dolžino, ki je večja od 1012/cm2. V tem območju dioda ni stabilna zaradi nastajanja cikličnega področja visokega polja in akumulacijske plasti. Način stabilnega ojačevanja Ta način je mogoče definirati na območju, kjer je vsota pogostosti in dolžine 107 cm/sek. dolžina doping produkta za časovne razpone od 1011 & 1012/cm 2. Način nihanja LSA Ta način se lahko definira na območju, kjer je vsota časovne dolžine frekvence 107 cm/s, količnik dopinga pa je mogoče razdeliti na frekvenčna območja. od 2 × 104 & 2 × 105. Način nihanja vezja Ta vrsta se zgodi preprosto, ko pride do nihanja LSA ali Gunna. Na splošno je to območje, kjer je časovni produkt frekvence zelo majhen, da se prikaže na sliki. Ko se napetost diode v razsutem stanju izvede do praga, potem povprečni tok nenadoma pade, ko se začne nihanje Gunna. Tokokrog oskrbovalnika diode Gunn Shema vezja vezja diode Gunn diode je prikazana spodaj. Uporaba diagrama Gunnove diode prikazuje območje negativnega upora. Negativni upor zaradi potepuške kapacitivnosti in induktivnosti svinca lahko povzroči nihanja.Gunnov diodni oscilatorni tokokrog V večini primerov bodo sprostitvena nihanja vključevala veliko amplitudo, ki bo poškodovala diodo. Zato se čez diodo uporablja velik kondenzator, da bi se izognili tej okvari. Ta značilnost se uporablja predvsem za oblikovanje oscilatorjev pri zgornjih frekvencah, ki segajo od pasov GHz do THz. Tu lahko frekvenco nadzirate z dodajanjem resonatorja. V zgornjem vezju je ekvivalent združenega vezja valovodna ali koaksialna prenosna linija. Tu so diode GaAs Gunn dostopne za delovanje v razponu od 10 GHz do 200 GHz pri moči 5 MW - 65 MW. Te diode se lahko uporabljajo tudi kot ojačevalniki. Prednosti Prednosti diode Gunn vključujejo naslednje. Ta dioda je na voljo v majhnih velikostih in prenosna. Znižanje stroškov te diode Pri visokih frekvencah je ta dioda stabilna in zanesljiva Ima izboljšano raven hrupa. -signalno razmerje (NSR), ker je zaščiteno pred motnjami hrupa.Vključuje visoko pasovno širino Pomanjkljivosti Pomanjkljivosti diode Gunn vključujejo naslednje. Temperaturna stabilnost te diode je slaba Delovni tok te naprave, zato je razpršitev moči visoka. učinkovitost je nizka pod 10 GHz. Vklopite napetost te naprave visoko FM hrup je visok za posebne aplikacije Razpon uglaševanja je visok Uporabe Gunnove diode vključujejo naslednje. Te diode se uporabljajo kot oscilatorji in ojačevalniki. Uporablja se v mikroelektroniki, kot je nadzorna oprema .Te se uporabljajo v vojaških, komercialnih radarskih virih in radijski komunikaciji. Ta dioda se uporablja v pulznem genu Gunn diode ratorji. V mikroelektroniki se te diode uporabljajo kot naprave za hitro krmiljenje modulacije laserskega žarka. Uporabljajo se v policijskih radarjih. Te diode se uporabljajo v tahometrih. Uporabljajo se kot viri črpalk v parametričnih ojačevalnikih. Uporabljajo se v senzorjih za odkrivanje različnih sistemov, kot so odpiranje vrat, zaznavanje prestopov. & varnost pešcev itd. Uporablja se v neprekinjenih valovnih doppler radarjih. Široko se uporablja v oddajnikih podatkovne povezave mikrovalovnega releja. Uporablja se v elektronskih oscilatorjih za ustvarjanje mikrovalovnih frekvenc. Tako gre za pregled Gunnove diode in njenega delovanja. Te vrste diod se imenujejo tudi TED (prenosna elektronska naprava). Na splošno se te uporabljajo za visokofrekvenčna nihanja. Tu se vam postavlja vprašanje, kaj je Gunnov učinek?

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo