Kas ir Gunn Diode: uzbūve un darbība

GaAs pusvadītāju materiālos elektroni ir divos stāvokļos, piemēram, lielas masas zems ātrums un zems masas liels ātrums. Pieprasot atbilstošu elektrisko lauku, elektroni ir spiesti pāriet no zemas masas stāvokļa uz lielas masas stāvokli. Šajā konkrētajā stāvoklī elektroni var izveidot grupu un pārvietoties ar nemainīgu ātrumu, kas var izraisīt strāvas plūsmu impulsu sērijā. Tātad tas ir pazīstams kā Gunn Effect, ko izmanto Gunn diodes. Šīs diodes ir labākās un visbiežāk pieejamās ierīces no TED saimes (pārsūtītās elektronu ierīces). Šāda veida diodes izmanto, piemēram, līdzstrāvas-mikroviļņu pārveidotājus ar lielapjoma GaA (gallija arsenīda) negatīvās pretestības īpašībām, un tām ir nepieciešams tipisks, stabils sprieguma barošanas avots, mazāka pretestība, lai varētu novērst sarežģītās shēmas. Šajā rakstā ir aplūkots Gunn diodes pārskats. Kas ir Gunn diode? Gunn diode ir izgatavota no N tipa pusvadītāja, jo tajā ir vairākums lādiņu nesēju, piemēram, elektroni. Šī diode izmanto negatīvās pretestības īpašību, lai radītu strāvu augstās frekvencēs. Šo diode galvenokārt izmanto, lai radītu mikroviļņu signālus aptuveni 1 GHz un RF frekvences aptuveni 100 GHz. Gunn diodes ir pazīstamas arī kā TED (pārsūtītās elektronu ierīces). Pat ja tā ir diode, ierīcēm nav PN savienojuma, bet ir iekļauts efekts, ko sauc par Gunn efektu. Gunn Diode Šis efekts tika nosaukts, pamatojoties uz izgudrotāju, proti, JB Gunn. Šīs diodes ir ļoti vienkārši lietojamas, tās veido zemu izmaksu paņēmienu mikroviļņu RF signālu ģenerēšanai, bieži ievietojot viļņvadā, lai izveidotu vieglu rezonanses dobumu. Gunn diodes simbols ir parādīts zemāk.Simbols Gunn diodes uzbūveGunn diodes izgatavošanu var veikt ar N tipa pusvadītāju. Visbiežāk izmantotie materiāli ir GaAs (gallija arsēnīds) un InP (indija fosfīds), kā arī citi materiāli, piemēram, Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Būtiski ir izmantot n-veida materiālus, jo pārnestais elektrons ir vienkārši piemērots elektroniem, nevis caurumiem, kas atrodami p-veida materiālā. Šajā ierīcē ir 3 galvenie apgabali, kurus sauc par augšējo, apakšējo un vidējo apgabalu.Šī diodes izgatavošanas vispārējā metode ir epitaksiāla slāņa audzēšana uz deģenerēta n+ substrāta. Aktīvā slāņa biezums svārstās no dažiem mikroniem līdz 100 mikroniem, un šī slāņa dopinga līmenis svārstās no 1014 cm-3 līdz 1016 cm-3. Taču šis dopinga līmenis ir ievērojami zems, ko izmanto ierīces augšējiem un apakšējiem reģioniem. Pamatojoties uz nepieciešamo biežumu, biezums mainīsies. N+ slāņa nogulsnēšanos var veikt epitaksiāli, citādi leģēti, izmantojot jonu implantāciju. Abas šīs ierīces daļas, piemēram, augšdaļa un apakšdaļa, ir dziļi leģētas, lai nodrošinātu n+ materiālu. Tas nodrošina nepieciešamos augstas vadītspējas apgabalus, kas nepieciešami savienojumiem pret ierīci. Parasti šīs ierīces tiek novietotas uz vadoša atbalsta, pie kura tiek pievienots vads. Šis atbalsts var darboties arī kā siltuma izlietne, kas ir bīstami noņemt siltumu. Citu diodes spaiļu savienojumu var izveidot, izmantojot zelta savienojumu, kas tiek uzklāts uz virsotnes virsmas. Šeit zelta savienojums ir nepieciešams, pateicoties tā augstajai vadītspējai un relatīvajai stabilitātei. Ražošanas laikā materiāla ierīcei jābūt bez defektiem, kā arī jāietver ļoti konsekvents dopinga diapazons. Gunn Diode darbība Gunn diodes darbības princips galvenokārt ir atkarīgs no Gunn efekta. Dažos materiālos, piemēram, InP & GaAs, tiklīdz materiāla elektriskais lauks ir sasniegts sliekšņa līmenis, elektronu mobilitāte vienlaikus samazināsies. Kad elektriskais lauks pastiprinās, tiks ģenerēta negatīva pretestība. Kad GaAs materiāla elektriskā lauka intensitāte uz negatīvā elektroda sasniedz savu nozīmīgo vērtību, var izveidoties zemas elektronu mobilitātes apgabals. Šis apgabals pārvietojas caur vidējo elektronu ātrumu uz +Ve elektrodu. Gunn diode ietver negatīvas pretestības apgabalu tās CV raksturlielumos. Kad nozīmīgā vērtība ir sasniegta caur negatīvo GaAs elektrodu, tad būs apgabals caur zemu elektronu mobilitāti. Pēc tam tas pārslēgsies uz pozitīvo elektrodu. Tiklīdz tas saskaras ar spēcīga elektriskā lauka domēnu caur pozitīvo elektrodu uz negatīvā elektroda, tad no jauna sāks veidoties ciklisks apgabala veids mazākai elektronu mobilitātei, kā arī augsts elektriskais lauks. Šī incidenta cikliskais raksturs rada svārstības ar 100 GHz frekvencēm. Kad šī vērtība tiek pārsniegta, svārstības sāks ātri izzust. RaksturlielumiGunn diodes raksturlielumi parāda negatīvu pretestības apgabalu tās VI raksturlīknē, kas parādīta zemāk. Tātad šis reģions ļauj diodei pastiprināt signālus, tāpēc to var izmantot oscilatoros un pastiprinātājos. Bet visbiežāk tiek izmantoti Gunn diodes oscilatori.Gunn Diode raksturojumsŠeit Gunn diodes negatīvās pretestības laukums ir nekas cits kā tikai tad, kad strāvas plūsma palielinās, tad spriegums samazinās. Šis fāzes reverss ļauj diodei darboties kā oscilatoram un pastiprinātājam. Strāvas plūsma šajā diodē palielinās caur līdzstrāvas spriegumu. Noteiktā galā strāvas plūsma sāks samazināties, tāpēc to sauc par maksimuma punktu vai sliekšņa punktu. Kad sliekšņa punkts ir šķērsots, strāvas plūsma sāks samazināties, lai izveidotu negatīvu pretestības apgabalu diodē. Gunn diodes darbības režīmiGunn diodes darbību var veikt četros režīmos, kas ietver šādus.Gunn svārstību režīmsStable Amplification ModeLSA svārstību režīmsBias Circuit Oscilācijas režīmsGunn oscilācijas režīmsGunn svārstību režīmu var definēt apgabalā, kur frekvences summu var reizināt ar 107 cm/s garumiem. Dopinga summu var reizināt ar garumu, kas pārsniedz 1012/cm2. Šajā reģionā diode nav stabila, jo veidojas ciklisks vai nu augsta lauka domēns, un akumulācijas slānis. Stabils pastiprināšanas režīms Šāda veida režīmu var definēt apgabalā, kur frekvences un garuma summa ir 107 cm/s un dopinga produkta garums laika diapazonā no 1011 un 1012/cm2. LSA svārstību režīmsŠā veida režīmu var definēt apgabalā, kur frekvences garuma reizinājumu summa ir 107 cm/s un dopinga koeficientu var sadalīt pa frekvences diapazoniem no 2 × 104 un 2 × 105. Nobīdes ķēdes svārstību režīms Šāda veida režīms notiek vienkārši tad, kad ir LSA vai Gunn svārstības. Parasti tas ir apgabals, kurā laika garuma frekvences reizinājums ir ļoti mazs, lai parādītu attēlā. Kad lielapjoma diode ir nobīdīta līdz slieksnim, vidējā strāva pēkšņi pazeminās, kad sākas Gunna svārstības. Gunn diodes oscilatora shēma Gunn diodes oscilatora shēmas shēma ir parādīta zemāk. Gunn diodes diagrammas pielietojums parāda negatīvas pretestības reģionu. Negatīvā pretestība izkliedētās kapacitātes un svina induktivitātes dēļ var izraisīt svārstības.Gunn Diode Oscilator CircuitVairumā gadījumu relaksācijas veida svārstības ietvers milzīgu amplitūdu, kas sabojās diodi. Tātad pāri diodei tiek izmantots liels kondensators, lai izvairītos no šīs kļūmes. Šo raksturlielumu galvenokārt izmanto, lai projektētu oscilatorus augšējās frekvencēs no GHz līdz THz joslām. Šeit frekvenci var kontrolēt, pievienojot rezonatoru. Iepriekš minētajā shēmā viengabala ķēdes ekvivalents ir viļņvada vai koaksiālā pārvades līnija. Šeit GaAs Gunn diodes ir pieejamas darbam diapazonā no 10 GHz – 200 GHz pie 5 MW – 65 MW jaudas. Šīs diodes var izmantot arī kā pastiprinātājus.PriekšrocībasGunn diodes priekšrocības ietver šādas.Šī diode ir pieejama mazā izmērā un pārnēsājamā. Šīs diodes izmaksas ir mazākas. Augstās frekvencēs šī diode ir stabila un uzticama, tai ir uzlabots trokšņu līmenis. -signāla attiecība (NSR), jo tā ir aizsargāta no trokšņa traucējumiem.Tas ietver lielu joslas platumu.TrūkumiGunn diodes trūkumi ietver šādus.Šīs diodes temperatūras stabilitāte ir sliktaŠīs ierīces darbības strāva, tāpēc jaudas izkliede ir augsta.Gunn diode efektivitāte ir zema zem 10 GHz.Ieslēdziet šīs ierīces spriegumu, ir augstsFM troksnis ir augsts īpašiem lietojumiem.Noregulēšanas diapazons ir augsts.LietojumprogrammasGunn diodes lietojumos ietilpst šādas.Šīs diodes tiek izmantotas kā oscilatori un pastiprinātāji.Tas tiek izmantotas mikroelektronikā, piemēram, vadības iekārtās. .Tos izmanto militāros, komerciālos radaru avotos un radiosakaros.Šī diode tiek izmantota impulsa Gunn diodes gēnā rati.Mikroelektronikā šīs diodes izmanto kā ātrās vadības ierīces lāzera staru modulācijai.Izmanto policijas radaros.Šīs diodes ir pielietojamas tahometros.Tas tiek izmantotas kā sūkņa avoti parametriskajos pastiprinātājosIzmanto sensoros, lai noteiktu dažādas sistēmas, piemēram, durvju atvēršanu, ielaušanās atklāšanu. un gājēju drošība utt. To izmanto nepārtraukto viļņu doplera radaros. To plaši izmanto mikroviļņu releju datu pārraides raidītājos. To izmanto elektronikas oscilatoros mikroviļņu frekvenču ģenerēšanai. Tādējādi tas viss ir par Gunn diodes un tās darbības pārskatu. Šāda veida diodes sauc arī par TED (Transferred Electronic Device). Parasti tos izmanto augstfrekvences svārstībām. Šeit ir jautājums jums, kas ir Gunn Effect?

Atstāj ziņu 

Message saraksts