Kas ir IMPATT diode: uzbūve un darbība

IMPATT diodes jēdzienu patiesībā 1954. gadā izgudroja Viljams Šoklijs. Tātad viņš paplašināja ideju radīt negatīvu pretestību, izmantojot tādu mehānismu kā tranzīta laika aizkavēšanās. Viņš ierosināja injicēšanas tehniku ​​lādiņu nesējiem PN krustojumā, ir neobjektīvs un publicēja savu domu Bell Systems tehniskajā žurnālā 1954. gadā ar nosaukumu “Negatīva pretestība, kas rodas no tranzīta laika pusvadītāju diodēs. Turklāt priekšlikums netika pieņemts. pagarināts līdz 1958. gadam, jo ​​Bell Laboratories ieviesa savu P+ NI N+ diode struktūru un pēc tam to sauc par Read diodi. Pēc tam 1958. gadā tika publicēts tehniskais žurnāls ar nosaukumu “ierosināta augstfrekvences negatīvās pretestības diode”. 1965. gadā tika izgatavota pirmā praktiskā diode un novērotas pirmās svārstības. Šajā demonstrācijā izmantotais diode tika konstruēts caur silīciju ar P+ N struktūru. Vēlāk tika pārbaudīta lasīšanas diodes darbība, un pēc tam 1966. gadā tika demonstrēta PIN diodes darbība. Pilns IMPATT diodes veids ir IMPatt jonizācijas lavīnas pārejas laiks. Šī ir ārkārtīgi lieljaudas diode, ko izmanto mikroviļņu krāsnī. Parasti to izmanto kā pastiprinātāju un oscilatoru mikroviļņu frekvencēs. IMPATT diodes darbības frekvenču diapazons ir no 3 līdz 100 GHz. Parasti šī diode rada negatīvas pretestības īpašības, tāpēc darbojas kā oscilators mikroviļņu frekvencēs signālu ģenerēšanai. Tas galvenokārt ir saistīts ar tranzīta laika efektu un trieciena jonizācijas lavīnas efektu. IMPATT diodes var klasificēt pēc diviem veidiem, proti, viena un divkārša. Atsevišķas dreifējošas ierīces ir P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. Ja ņemam vērā P+NN+ierīci, P+N krustojums ir savienots apgrieztā novirzē, tad tas izraisa lavīnas sadalījumu, kas izraisa reģiona P+, lai injicētu NN+ ar piesātinājuma ātrumu. Bet caurumi, kas injicēti no NN+ reģiona, ne dreifē, ko sauc par atsevišķām dreifēšanas ierīcēm. Labākais dubultās dreifēšanas ierīču piemērs ir P+PNN+. Šāda veida ierīcēs, kad PN-krustojums ir novirzīts lavīnas sabrukuma tuvumā, elektronu novirzi var veikt caur NN+ reģionu, turpretī caurumi dreifē caur PP+ reģionu, kas pazīstams kā dubultās dreifēšanas ierīces. IMPATT diode ietver sekojošo. Darba frekvences diapazons no 3GHz līdz 100GH IMPATT diodes darbības princips ir lavīnu pavairošana Izejas jauda ir 1w CW un virs 400w impulsa Efektivitāte ir 3% CW un 60% pulsē zem 1GHz Spēcīgāka salīdzinājumā ar GUNN diode Trokšņa rādītājs ir IMPATT diodes konstrukcija un darbs Tālāk ir parādīta IMPATT diodes konstrukcija. Šī diode ietver četrus reģionus, piemēram, P+-NI-N+. Gan PIN diodes, gan IMPATT struktūra ir vienāda, taču tā darbojas uz ārkārtīgi augsta sprieguma gradienta - aptuveni 400KV/cm, lai radītu lavīnas strāvu. Parasti tā konstrukcijai galvenokārt tiek izmantoti dažādi materiāli, piemēram, Si, GaAs, InP vai Ge. IMPATT diodes konstrukcija Salīdzinot ar parasto diode, šī diode izmanto nedaudz atšķirīgu struktūru, jo; parastā diode sadalīsies lavīnas stāvoklī. Tā kā milzīgais pašreizējās ražošanas apjoms izraisa siltuma veidošanos tajā. Tātad mikroviļņu frekvencēs struktūras novirzes galvenokārt tiek izmantotas RF signālu ģenerēšanai. Parasti šo diodi izmanto mikroviļņu ģeneratoros. Šeit IMPATT diodei tiek piegādāts līdzstrāvas padeve, lai radītu izeju, kas svārstās, kad ķēdē tiek izmantota piemērota noregulēta shēma. IMPATT ķēdes izeja ir konsekventa un salīdzinoši augsta salīdzinājumā ar citām mikroviļņu diodēm. Bet tas arī rada lielu fāzes trokšņa diapazonu, kas nozīmē, ka to izmanto vienkāršos raidītājos biežāk nekā vietējos oscilatorus uztvērējos, kur fāzes trokšņa veiktspēja parasti ir nozīmīgāka. Šī diode darbojas ar diezgan augstu spriegumu, piemēram, 70 volti vai vairāk. Šī diode var ierobežot pielietojumu, izmantojot fāzes troksni. Tomēr šīs diodes galvenokārt ir pievilcīgas alternatīvas mikroviļņu diodēm vairākos reģionos. IMPATT diodes shēma IMPATT diodes pielietojums ir parādīts zemāk. Parasti šāda veida diodes galvenokārt izmanto frekvencēs virs 3 GHz. Tiek pamanīts, ka ikreiz, kad tiek noregulēta ķēde ar spriegumu sadalījuma sprieguma apgabalā uz IMPATT, notiks svārstības. Salīdzinot ar citām diodēm, šī diode izmanto negatīvu pretestību, un šī diode spēj radīt lielu diapazonu jauda parasti ir desmit vati vai vairāk, pamatojoties uz ierīci. Šī diodes darbību var veikt no barošanas avota, izmantojot strāvas ierobežošanas rezistoru. Šī vērtība ierobežo strāvas plūsmu līdz vajadzīgajai vērtībai. Strāva tiek piegādāta visā RF droselē, lai atdalītu līdzstrāvu no RF signāla. IMPATT diodes ķēde IMPATT mikroviļņu diode ir izvietota ārpus noregulētās shēmas, bet parasti šī diode var būt izvietota viļņvada dobumā, kas nodrošina nepieciešamo noregulēto ķēdi. Kad tiek piegādāts spriegums, ķēde šūpojas. Galvenais IMPATT diodes trūkums ir tā darbība, jo tā rada lielu fāzes trokšņa diapazonu lavīnas sadalīšanās mehānisma dēļ. Šajās ierīcēs tiek izmantota gallija arsenīda (GaAs) tehnoloģija, kas ir daudz labāka salīdzinājumā ar silīciju. Tas izriet no lētākiem jonizācijas koeficientiem lādētāju nesējiem. Atšķirība starp IMPATT un Trapatt diodēm Galvenā atšķirība starp IMPATT un Trapatt diodēm, pamatojoties uz dažādām specifikācijām, ir apskatīta zemāk. Specifikācijas IMPATT diode % impulsa režīmā un 0.5% CW Impulsa režīms ir 100 - 1% Izejas jauda 10 vati (CW) 1 vati (impulss) virs 10 vati Trokšņa attēls 60 dB3 dB Pamata pusvadītāji Si, InP, Ge, GaAs PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggednessJāJāizmērsTinyTinyApplicationOscillator, Amplifier, OscillatorIMPATT Diode Charakteristikas IMPATT diodes raksturlielumi ietver sekojošo. Tas darbojas apgrieztā aizsprieduma stāvoklī Šo materiālu izgatavošanai izmantotie materiāli ir InP, Si & GaAs. Tie rada kompaktu izturību. lavīna tāpat l kā tranzīta laiks. Salīdzinot ar Gunn diodēm, tie nodrošina arī augstu o/p jaudu un troksni, tāpēc tiek izmantoti vietējo oscilatoru uztvērējos. Fāzes starpība starp strāvu un spriegumu ir 20 grādi. Šeit fāzes kavēšanās ar 90 grādiem galvenokārt ir saistīta ar lavīnas efektu, turpretī atlikušais leņķis ir tranzīta laika dēļ. Tos galvenokārt izmanto gadījumos, kad nepieciešama liela izejas jauda, ​​piemēram, oscilatori un pastiprinātāji Šīs diodes nodrošinātā izejas jauda ir milimetru diapazonā -viļņu frekvence. Mazāk frekvencēs izejas jauda ir apgriezti proporcionāla frekvencēm, turpretī augstās frekvencēs tā ir apgriezti proporcionāla frekvences kvadrātam. Priekšrocības IMPATT diodes priekšrocības ir šādas. Tas nodrošina augstu darbības diapazonu. Tā izmērs ir mazs. Tie ir ekonomiski. Augstā temperatūrā tas nodrošina uzticamu darbību. Salīdzinot ar citām diodēm, tas ietver lielas jaudas iespējas. Ikreiz, kad to izmanto kā pastiprinātāju, tas darbojas kā šaurjoslas ierīce. Šīs diodes tiek izmantotas kā lieliski mikroviļņu ģeneratori. Mikroviļņu pārraides sistēmai šī diode var radīt nesēja signālu. Trūkumi IMPATT diodes trūkumi ietver Tas nodrošina mazāku regulēšanas diapazonu. Tas nodrošina augstu jutību pret dažādiem darbības apstākļiem. Lavīnas reģionā elektronu caurumu pāru ģenerēšanas ātrums var izraisīt augstu trokšņa līmeni. Ekspluatācijas apstākļos tas reaģē. netiek ņemts, tad tas var tikt sabojāts milzīgās elektroniskās pretestības dēļ. Salīdzinot ar TRAPATT, tas nodrošina mazāku efektivitāti IMPATT diodes lietojumi ietver šādus. Šāda veida diodes tiek izmantotas kā mikroviļņu oscilatori modulētos izejas oscilatoros un mikroviļņu ģeneratoros. Tos izmanto nepārtraukta viļņa radaros, elektroniskos pretpasākumos un mikroviļņu saitēs. Tos izmanto pastiprināšanai ar negatīvu pretestību. .Šīs diodes izmanto parametru pastiprinātājos, mikroviļņu oscilatoros, mikroviļņu ģeneratoros. To izmanto arī telekomunikāciju raidītājos, iebrucēju trauksmes sistēmās un uztvērējos. Šīs pusvadītāju ierīces tiek izmantotas lieljaudas mikroviļņu signālu ģenerēšanai frekvenču diapazonā no 3 GHz līdz 100 GHz. Šīs diodes ir piemērojamas mazākām jaudas trauksmēm un radaru sistēmām.

Atstāj ziņu 

Message saraksts