Mis on Gunn Diode: ehitus ja töö

GaA -pooljuhtmaterjalides on elektronid olemas kahes olekus, näiteks suure massiga madal kiirus ja väikese massiga suur kiirus. Nõuetekohase elektrivälja tõttu on elektronid sunnitud liikuma väikese massi olekust suure massi olekusse. Selles konkreetses olekus võivad elektronid moodustada rühma ja liikuda ühtlase kiirusega, mis võib põhjustada voolu voolamist impulsside jadana. Nii et seda tuntakse Gunni efektina, mida kasutavad Gunni dioodid. Need dioodid on parimad ja kõige sagedamini saadaval olevad seadmed TED perekonnast (ülekantud elektronseadmed). Seda tüüpi dioode kasutatakse nagu alalisvoolu-mikrolainemuundureid, millel on mass-GaA-de (galliumarseniid) negatiivse takistuse omadused ja need vajavad tüüpilist stabiilset pingega toiteallikat, väiksemat takistust, et oleks võimalik kõrvaldada keerukad vooluringid. Selles artiklis käsitletakse Gunni dioodi ülevaadet. Mis on Gunni diood? Gunni diood on valmistatud N-tüüpi pooljuhiga, kuna see sisaldab enamikku laengukandjaid nagu elektronid. See diood kasutab negatiivse takistuse omadust voolu tekitamiseks kõrgetel sagedustel. Seda dioodi kasutatakse peamiselt mikrolainesignaalide tootmiseks umbes 1 GHz ja RF sagedustel umbes 100 GHz. Gunn dioodid on tuntud ka kui TED (ülekantud elektronseadmed). Kuigi see on diood, ei ole seadmetel PN-ristmikku, vaid need sisaldavad efekti nimega Gunn Effect. See efekt sai nime leiutaja, nimelt JB Gunni järgi. Neid dioode on väga lihtne kasutada, nad moodustavad odava tehnika mikrolaine RF-signaalide genereerimiseks, asetades sageli lainejuhisse, et luua lihtne resonantsõõnsus. Gunn dioodi sümbol on näidatud allpool.Gunni dioodi valmistamine Gunni dioodi saab valmistada N-tüüpi pooljuhiga. Kõige sagedamini kasutatavad materjalid on GaAs (gallium-arseniid) ja InP (indiumfosfiid) ning muid materjale on kasutatud nagu Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Oluline on kasutada n-tüüpi materjali, kuna ülekantud elektron on lihtsalt sobiv elektronidele, mitte p-tüüpi materjalis leiduvatele aukudele. Selles seadmes on 3 peamist piirkonda, mida nimetatakse ülemiseks, alumiseks ja keskmiseks alaks.KonstruktsioonÜldine meetod selle dioodi valmistamiseks on kasvatada ja epitaksiaalne kiht degenereerunud n+ substraadil. Aktiivse kihi paksus on mõnest mikronist kuni 100 mikronini ja selle kihi dopingutaseme vahemik on 1014 cm-3 kuni 1016 cm-3. Kuid see dopingu tase on oluliselt madal, mida kasutatakse seadme ülemises ja alumises piirkonnas. Vajaliku sageduse alusel muutub paksus. N+ kihi sadestamise saab teha epitaksiaalselt, vastasel juhul legeerituna ioonide implanteerimise teel. Selle seadme mõlemad alad, nagu ülemine ja alumine osa, on n+ materjali saamiseks sügavalt legeeritud. See annab vajalikud kõrge juhtivusega piirkonnad, mida on vaja seadme poole suunduvate ühenduste jaoks. Üldjuhul asetatakse need seadmed juhtivale toele, mille külge ühendatakse juhe. See tugi võib töötada ka nagu jahutusradiaator, mis on kuumuse eemaldamiseks ohtlik. Dioodi teise klemmiühenduse saab teha kullast ühenduse kaudu, mis asetatakse tipupinnale. Siin on kuldühendus vajalik selle kõrge juhtivuse ja suhtelise stabiilsuse tõttu. Tootmise ajal peaks materjaliseade olema defektivaba ja sisaldama ka äärmiselt ühtlast dopinguvalikut. Gunn-dioodi töö Gunni dioodi tööpõhimõte sõltub peamiselt Gunn-efektist. Mõnes materjalis, nagu InP ja GaAs, kui materjalis oleva elektrivälja kaudu saavutatakse lävitase, väheneb elektronide liikuvus samaaegselt. Kui elektriväli tugevneb, tekib negatiivne takistus. Kui GaAs materjali elektrivälja intensiivsus saavutab negatiivsel elektroodil oma olulise väärtuse, võib moodustuda madala elektronide liikuvusega piirkond. See piirkond liigub läbi keskmise elektronide kiiruse +Ve elektroodile. Gunn diood sisaldab oma CV omadustes negatiivse takistusega piirkonda. Kui oluline väärtus on saavutatud negatiivse GaAs-elektroodi kaudu, tekib madalate elektronide liikuvuse kaudu piirkond. Pärast seda nihkub see positiivsele elektroodile. Kui see jõuab negatiivse elektroodi positiivse elektroodi kaudu tugeva elektrivälja domeenini, hakkab piirkonna tsükliline tüüp elektronide väiksema liikuvuse ja kõrge elektrivälja jaoks uuesti looma. Selle juhtumi tsüklilisus tekitab 100 GHz sagedusega võnkumisi. Kui see väärtus ületab, hakkavad võnked kiiresti kaduma. OmadusedGunni dioodi karakteristikud näitavad allpool näidatud VI tunnuskõveral negatiivset takistusala. Seega võimaldab see piirkond dioodil signaale võimendada, nii et seda saab kasutada ostsillaatorites ja võimendites. Kuid kõige sagedamini kasutatakse Gunni dioodostsillaatoreid.Gunn Diode'i omadused Siin on Gunni dioodi negatiivne takistuspiirkond midagi muud, kui voolu voog suureneb, siis pinge langeb. See faasipööramine võimaldab dioodil töötada nagu ostsillaator ja võimendi. Selle dioodi vool suureneb alalispinge kaudu. Teatud otsas hakkab vooluhulk vähenema, nii et seda nimetatakse tipp- või lävipunktiks. Kui lävipunkt on ületatud, hakkab voolu vool vähenema, et tekitada dioodis negatiivse takistuse piirkond.Gunni dioodi töörežiimidGunni dioodi töörežiimid on võimalikud neljas režiimis, mis hõlmavad järgmist. Gunni võnkerežiim Stabiilne võimendus Režiim LSA võnkerežiim Bias Circuit Oscillation Mode Gunn võnkumisrežiim Gunn võnkumisrežiimi saab määrata piirkonnas, kus sageduse summa saab korrutada pikkusega 107 cm/s. Dopingu summa võib korrutada läbi pikkuse, mis on suurem kui 1012/cm2. Selles piirkonnas ei ole diood stabiilne, kuna moodustub tsükliline kas kõrgvälja domeeni ja akumulatsioonikiht. Stabiilne võimendusrežiim Seda tüüpi režiimi saab määratleda piirkonnas, kus sageduste ja pikkuste summa on 107 cm/sek ja dopinguprodukti pikkus ajavahemikus 1011 & 1012/cm2. LSA võnkerežiim Seda tüüpi režiimi saab määratleda piirkonnas, kus sageduse pikkuse kordade summa on 107 cm/s ja dopingukvoot jagatakse sagedusvahemike kaudu 2 × 104 ja 2 × 105. Bias Circuit oscillation Mode Seda tüüpi režiim juhtub lihtsalt siis, kui on LSA või Gunn võnkumine toimub. Üldiselt on see ala, kus sageduse ajapikkuskorrutis on väga väike, et kuvada joonisel. Kui Gunn dioodi ostsillaatori ahel on Gunn'i dioodi ostsillaatori vooluahela skeem näidatud allpool, on Gunn'i dioodi ostsillaatori vooluahela skeem näidatud. Gunni dioodi diagrammi rakendamine näitab negatiivse takistuse piirkonda. Hajumahtuvuse ja plii induktiivsuse tõttu tekkiv negatiivne takistus võib põhjustada võnkumisi.Gunni dioodostsillaatoriahelEnamasti hõlmavad lõdvestavad võnkumised tohutut amplituudi, mis kahjustab dioodi. Nii et selle rikke vältimiseks kasutatakse üle dioodi suurt kondensaatorit. Seda omadust kasutatakse peamiselt ostsillaatorite kavandamiseks ülemistel sagedustel, mis jäävad vahemikku GHz kuni THz. Siin saab sagedust juhtida resonaatori lisamisega. Ülaltoodud ahelas on koondahela ekvivalent lainejuht või koaksiaalne ülekandeliin. Siin on GaAs Gunn dioodid juurdepääsetavad töötamiseks vahemikus 10 GHz – 200 GHz võimsusel 5 MW – 65 MW. Neid dioode saab kasutada ka võimenditena. Eelised Gunni dioodi eelised on järgmised. See diood on saadaval väikeses suuruses ja kaasaskantav. Selle dioodi maksumus on väiksem Kõrgetel sagedustel on see diood stabiilne ja usaldusväärne. Sellel on parem müra -signaali suhe (NSR), kuna see on kaitstud müra eest.See sisaldab suurt ribalaiust.PuudusedGunni dioodi puudused on järgmised.Selle dioodi temperatuuristabiilsus on halbSelle seadme töövool, mistõttu võimsuse hajumine on suur.Gunni diood kasutegur on madal alla 10 GHz. Lülitage sisse selle seadme pinge on kõrge FM-müra on teatud rakenduste jaoks kõrge. Häälestusvahemik on suur.RakendusedGunni dioodi rakendused hõlmavad järgmist.Neid dioode kasutatakse ostsillaatoritena ja võimenditena.Seda kasutatakse mikroelektroonikas, näiteks juhtimisseadmetes . Neid kasutatakse sõjalistes, kaubanduslikes radari allikates ja raadiosides. Seda dioodi kasutatakse impulss -Gunn dioodigeenis rataatorid.Mikroelektroonikas kasutatakse neid dioode laserkiire modulatsiooni kiirjuhtimisseadmetena.Kasutatakse politseiradarites.Neid dioode saab kasutada tahhomeetrites.Kasutatakse parameetrilistes võimendites pumbaallikatenaKasutatakse andurites erinevate süsteemide tuvastamiseks, nagu ukseavamine, sissepääsu tuvastamine. ja jalakäijate ohutus jne. Seda kasutatakse nonstop-laine doppleri radarites. Seda kasutatakse laialdaselt mikrolaine relee andmeside saatjates. Seda kasutatakse elektroonikaostsillaatorites mikrolaine sageduste genereerimiseks. Seega on tegemist Gunni dioodi ja selle töö ülevaatega. Seda tüüpi dioode nimetatakse ka TED (ülekantud elektrooniline seade). Üldiselt kasutatakse neid kõrgsageduslike võnkumiste jaoks. Siin on teile küsimus, mis on Gunn Effect?

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri