Kaj je dioda IMPATT: gradnja in njeno delovanje

Koncept diode IMPATT je leta 1954 pravzaprav izumil William Shockley. Tako je idejo za ustvarjanje negativnega upora razširil s pomočjo mehanizma, kot je čas tranzitnega zamika. Predlagal je tehniko vbrizgavanja nosilcev naboja v stičišču PN, ki je pristranska in je svojo misel leta 1954 objavil v Technical Journal of Bell Systems z naslovom "Negativna upornost, ki izhaja iz tranzitnega časa znotraj polprevodniških diod. Nadalje, predlog ni bil podaljšala do leta 1958, ko je Bell Laboratories izvedel njegovo diodno strukturo P+ NI N+, nato pa se imenuje Read diode. Po tem je leta 1958 izšla tehnična revija z naslovom "predlagana visokofrekvenčna dioda z negativno upornostjo". Leta 1965 je bila izdelana prva praktična dioda, ki je opazila prva nihanja. Dioda, ki se uporablja za to predstavitev, je bila izdelana iz silicija s strukturo P+ N. Kasneje je bilo preverjeno delovanje diode Read, nato pa je bila leta 1966 dokazana, da deluje dioda PIN. Kaj je dioda IMPATT? Celotna oblika diode IMPATT je ionizacijski prehod IMPatt Avalanche Transit-Time. To je izredno močna dioda, ki se uporablja v mikrovalovnih aplikacijah. Na splošno se uporablja kot ojačevalnik in oscilator pri mikrovalovnih frekvencah. Območje delovne frekvence diode IMPATT se giblje od 3 do 100 GHz. Na splošno ta dioda ustvarja negativne lastnosti upora, zato deluje kot oscilator pri mikrovalovnih frekvencah za generiranje signalov. To je predvsem posledica učinka tranzitnega časa in učinka udarnega ionizacijskega plazu. Razvrstitev diod IMPATT lahko izvedemo v dveh vrstah, in sicer enojni in dvojni. Naprave z enojnim premikanjem so P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+.Ko upoštevamo napravo P+NN+, je stičišče P+N povezano v obratni pristranskosti, kar povzroči razpad plazu, ki povzroči območje P+ za vbrizgavanje v NN+ s hitrostjo nasičenja. Toda luknje, vbrizgane iz območja NN+, se ne premikajo, kar imenujemo naprave z enim driftom. Najboljši primer naprav z dvojnim driftom je P+PNN+. Pri tovrstni napravi, kadar je PN-stik pristranski blizu razpada plazov, se elektronski premik lahko izvede skozi območje NN+, medtem ko se luknje premikajo skozi območje PP+, ki je znano kot naprave z dvojnim premikanjem. dioda IMPATT vključuje naslednje. Delovne frekvence se gibljejo od 3 GHz do 100 GH Načelo delovanja diode IMPATT je plazovito množenje Izhodna moč je 1 W CW & nad 400 W impulzno Učinkovitost je 3% CW & 60% impulzno pod 1 GHz Močnejša v primerjavi z diodo GUNN Število hrupa je 30dbIMPATT Dioda Konstrukcija in delo Konstrukcija diode IMPATT je prikazana spodaj. Ta dioda vključuje štiri regije, kot je P+-NI-N+. Struktura PIN diode in IMPATT je enaka, vendar deluje na izredno visokem napetostnem gradientu približno 400KV/cm, da ustvari plazovit tok. Običajno se za njegovo izdelavo uporabljajo različni materiali, kot so Si, GaAs, InP ali Ge. Zgradba IMPATT diode V primerjavi z običajno diodo ima ta dioda nekoliko drugačno strukturo, ker; normalna dioda se bo v plazu pokvarila. Ker velika količina trenutne proizvodnje povzroča nastanek toplote v njej. Tako se pri mikrovalovnih frekvencah odstopanje v strukturi uporablja predvsem za ustvarjanje RF signalov. Na splošno se ta dioda uporablja v mikrovalovnih generatorjih. Tukaj je dioda IMPATT napajana z enosmernim tokom, da ustvari izhod, ki niha, ko se v vezju uporabi ustrezno nastavljeno vezje. Izhod vezja IMPATT je skladen in sorazmerno visok v primerjavi z drugimi mikrovalovnimi diodami. Proizvaja pa tudi velik razpon faznega šuma, kar pomeni, da se v preprostih oddajnikih uporablja pogosteje kot lokalni oscilatorji v sprejemnikih, kjer je zmogljivost faznega hrupa običajno pomembnejša.Ta dioda deluje s precej visoko napetostjo, kot je 70 voltov ali več. Ta dioda lahko omeji aplikacije s faznim šumom. Kljub temu so te diode predvsem privlačne alternative za mikrovalovne diode za več regij. Spodaj je prikazano vezje diode IMPATT. Na splošno se ta vrsta diode uporablja predvsem pri frekvencah nad 3 GHz. Opaženo je, da kadar pride do uglašenega vezja z napetostjo v območju prekinitvene napetosti proti IMPATT, pride do nihanja. V primerjavi z drugimi diodami ta dioda uporablja negativni upor in ta dioda lahko ustvari visok razpon moč običajno deset vatov ali več glede na napravo. Delovanje te diode se lahko izvede z napajanjem z uporom za omejevanje toka. Vrednost te omeji pretok toka na potrebno vrednost. Tok se napaja skozi RF dušilko, da loči enosmerni tok od RF signala. Diodni tokokrog IMPATT Mikrovalovna dioda IMPATT je nameščena onkraj uglašenega vezja, običajno pa je lahko ta dioda razporejena znotraj valovodne votline, ki daje potrebno uglašeno vezje. Ko je napajanje podano, bo vezje zanihalo. Glavna pomanjkljivost diode IMPATT je njeno delovanje, ker zaradi mehanizma razbitja plazov ustvarja velik razpon faznega hrupa. Te naprave uporabljajo tehnologijo Gallium Arsenide (GaAs), ki je veliko boljša v primerjavi s silicijem. To je posledica zelo hitrih ionizacijskih koeficientov za nosilce naboja. Razlika med IMPATT in Trapatt diodo Glavna razlika med IMPATT in Trapatt diodo, ki temelji na različnih specifikacijah, je opisana spodaj. % v impulznem načinu in 0.5% v CW impulznem načinu je 100 - 1% Izhodna moč 10 Watt (CW) 1Watt (impulzno) nad 10 Watt Hrup Slika 60 dB3 dB Osnovni polprevodniki Si, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+ PIP+ obratna pristranskost PN JunctionP+ PN+ P PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggednessYesDeSizeTinyTinyApplicationOscillator, ojačevalnikOscillator Značilnosti diode IMPATT Značilnosti diode IMPATT vključujejo naslednje. Deluje v obratnem stanju pristranskosti Materiali, uporabljeni za izdelavo teh diod, so InP, Si & GaAs. tudi plaz l kot tranzitni čas. V primerjavi z Gunn diodami zagotavljajo tudi visoko o/p moč in šum, zato se uporabljajo v sprejemnikih za lokalne oscilatorje. Fazna razlika med tokom in napetostjo je 20 stopinj. Tu je fazna zamuda z 90 stopinjami predvsem posledica učinka plazu, preostali kot pa zaradi prehodnega časa. Ti se večinoma uporabljajo, kadar je potrebna velika izhodna moč, kot so oscilatorji in ojačevalniki. Izhodna moč te diode je v območju milimetra -frekvenca valov. Pri manjših frekvencah je izhodna moč obratno sorazmerna s frekvencami, medtem ko je pri visokih frekvencah obratno sorazmerna s kvadratom frekvence. Prednosti Prednosti diode IMPATT vključujejo naslednje. Omogoča visoko območje delovanja. Njegova velikost je majhna. Te so ekonomične. Pri visoki temperaturi zagotavlja zanesljivo delovanjeV primerjavi z drugimi diodami vključuje visoke zmogljivosti. Kadar koli se uporablja kot ojačevalnik, deluje kot ozkopasovna naprava. Te diode se uporabljajo kot odlični mikrovalovni generatorji. Za prenosni sistem v mikrovalovni pečici lahko ta dioda ustvari nosilec signala. Pomanjkljivosti Pomanjkljivosti diode IMPATT vključujejo Zagotavlja manjše območje uglaševanja. Zagotavlja visoko občutljivost na različne delovne pogoje. V območju plazov lahko stopnja generiranja para elektron-luknja povzroči visoko generiranje hrupa. Za delovne pogoje je odziven. Če je ustrezno nego se ne uporabi, potem se lahko poškoduje zaradi velike elektronske reaktance. V primerjavi z TRAPATT zagotavlja manjšo učinkovitost. Razpon uravnavanja diode IMPATT ni dober kot Gunn dioda. Ustvarja lažen šum v višjih razponih v primerjavi z diodami Gunn & klystron .Aplikacije Uporabe diode IMPATT vključujejo naslednje. Te vrste diod se uporabljajo kot mikrovalovni oscilatorji znotraj moduliranih izhodnih oscilatorjev in mikrovalovnih generatorjev. Uporabljajo se v radarjih z neprekinjenim valovanjem, elektronskih protiukrepih in mikrovalovnih povezavah. Uporabljajo se za ojačanje z negativnim uporom .Te diode se uporabljajo v parametričnih ojačevalnikih, mikrovalovnih oscilatorjih, mikrovalovnih generatorjih. Uporablja se tudi v telekomunikacijskih oddajnikih, alarmnih sistemih in sprejemnikih. Modulirani izhodni oscilatorCW Dopplerjev radarski oddajnikMikrovalovni generator Oddajniki FM telekomunikacijskega sprejemnika LOIntrusion Alarm NetworkParametric AmplifierTorej gre za pregled IMPATT diod in njihove uporabe, delovanja. Te polprevodniške naprave se uporabljajo za generiranje mikrovalovnih signalov velike moči v frekvenčnem območju od 3 GHz do 100 GHz. Te diode so uporabne za manj napajalnih alarmov in radarskih sistemov.

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo