Mis on IMPATT-diood: ehitus ja töö

IMPATT-dioodi kontseptsiooni leiutas 1954. aastal William Shockley. Niisiis laiendas ta ideed negatiivse takistuse tekitamiseks sellise mehhanismi abil nagu transiidiaja viivitus. Ta pakkus välja, et PN-siirde laengukandjate süstimistehnika on kallutatud ja avaldas oma mõtte ajakirjas Technical Journal of Bell Systems 1954. aastal pealkirjaga "Pooljuhtdioodide transiidiajast tekkiv negatiivne takistus". pikendati kuni 1958. aastani, kui Bell Laboratories rakendas oma P+ NI N+ dioodistruktuuri ja pärast seda nimetatakse seda dioodiks lugemiseks. Pärast seda, aastal 1958, ilmus tehniline ajakiri pealkirjaga "pakutud kõrgsageduslik negatiivse takistusega diood". 1965. aastal valmistati esimene praktiline diood ja täheldati esimesi võnkeid. Selle demonstratsiooni jaoks kasutatav diood konstrueeriti läbi P+N struktuuriga räni. Hiljem kontrolliti lugemisdioodi tööd ja pärast seda näidati, et 1966. aastal töötab PIN-diood. Mis on IMPATT-diood? IMPATT-dioodi täielik vorm on IMPatti ionisatsiooni laviini transiidi aeg. See on äärmiselt suure võimsusega diood, mida kasutatakse mikrolaineahjus. Üldiselt kasutatakse seda võimendi ja ostsillaatorina mikrolaine sagedustel. IMPATT-dioodi töösagedusvahemik jääb vahemikku 3–100 GHz. Üldjuhul tekitab see diood negatiivseid takistuskarakteristikuid, seega töötab ostsillaatorina mikrolaine sagedustel signaalide genereerimiseks. Selle põhjuseks on peamiselt transiidiaja efekt ja ionisatsiooni laviini mõju. IMPATT-dioodide klassifikatsiooni saab teha kahte tüüpi, nimelt ühe triivi ja kahe triiviga. Üksikud triiviseadmed on P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. Kui võtta arvesse P+NN+ seadet, on P+N-ristmik ühendatud vastupidises nihkes, siis põhjustab see laviini purunemise, mis põhjustab P+, et süstida NN+ küllastuskiirusega. Kuid NN+ piirkonnast süstitud augud ei triivi, mida nimetatakse üksikuteks triivimisseadmeteks. Parim näide kahekordsetest triivimisseadmetest on P+PNN+. Sellistes seadmetes, kui PN-ristmik on laviini lagunemise lähedal kallutatud, saab elektronide triivi teha läbi NN+ piirkonna, samas kui augud triivivad läbi PP+ piirkonna, mida tuntakse kahekordse triivseadmena. IMPATT -diood sisaldab järgmist. Töösagedus on vahemikus 3GHz kuni 100 GH IMPATT -dioodi tööpõhimõte on laviini korrutamine Väljundvõimsus on 1w CW ja üle 400 vatti impulss Tõhusus on 3% CW ja 60% impulss alla 1 GHz Võimsam võrreldes GUNN -dioodiga 30 dbIMPATT dioodi ehitus ja töö IMPATT dioodi ehitus on näidatud allpool. See diood sisaldab nelja piirkonda nagu P+-NI-N+. Nii PIN-dioodi kui ka IMPATT-i struktuur on sama, kuid see töötab laviinivoolu tekitamiseks äärmiselt kõrgel pingegradiendil ligikaudu 400 KV/cm. Tavaliselt kasutatakse selle ehitamiseks peamiselt erinevaid materjale nagu Si, GaAs, InP või Ge. IMPATT dioodi ehitus Võrreldes tavalise dioodiga kasutab see diood mõnevõrra erinevat struktuuri, kuna; tavaline diood läheb laviini korral katki. Kuna suur hulk praegust tootmist põhjustab selle sees soojuse teket. Nii et mikrolaine sagedustel kasutatakse struktuuri hälbeid peamiselt RF-signaalide genereerimiseks. Üldiselt kasutatakse seda dioodi mikrolainegeneraatorites. Siin antakse IMPATT -dioodile alalisvooluallikas, et luua väljund, mis võngub, kui vooluahelas kasutatakse sobivat häälestatud vooluringi. IMPATT -ahela väljund on teiste mikrolaine dioodidega võrreldes järjepidev ja suhteliselt kõrge. Kuid see tekitab ka suure ulatusega faasimüra, mis tähendab, et seda kasutatakse lihtsates saatjates sagedamini kui vastuvõtjate lokaalsetes ostsillaatorites kõikjal, kus faasimüra jõudlus on tavaliselt olulisem. See diood töötab üsna kõrge pingega, näiteks 70 volti või rohkem. See diood võib piirata rakendusi faasimüra kaudu. Sellest hoolimata on need dioodid peamiselt atraktiivsed alternatiivid mikrolaine dioodidele mitmes piirkonnas. IMPATT-dioodi vooluringi rakendus on näidatud allpool. Üldiselt kasutatakse seda tüüpi dioode peamiselt sagedustel üle 3 GHz. Märgitakse, et kui häälestatud vooluringile antakse pinge, mis jääb IMPATT-i poole suunatud läbilöögipinge piirkonda, siis tekib võnkumine. Võrreldes teiste dioodidega kasutab see diood negatiivset takistust ja see diood on võimeline genereerima suure vahemiku võimsus on seadmest olenevalt tavaliselt kümme vatti või rohkem. Selle dioodi tööd saab teha toiteallikast, kasutades voolu piiravat takistit. Selle väärtus piirab voolu voolu vajaliku väärtuseni. Vool antakse läbi RF-drosseli, et eraldada alalisvool RF-signaalist. IMPATT-dioodiahel IMPATT-i mikrolaine diood on paigutatud häälestatud vooluringist kaugemale, kuid tavaliselt võib see diood olla paigutatud lainejuhiõõnde, mis annab vajaliku häälestatud ahela. Kui pinge on antud, hakkab vooluahel kõikuma. IMPATT-dioodi peamiseks puuduseks on selle töö, kuna see tekitab laviini purunemise mehhanismi tõttu suure ulatusega faasimüra. Need seadmed kasutavad Gallium Arsenide (GaAs) tehnoloogiat, mis on räniga võrreldes palju parem. See tuleneb laengukandjate väga kiirematest ionisatsioonikoefitsientidest.Erinevus IMPATT ja Trapatt dioodi vahel Peamist erinevust IMPATT ja Trapatt dioodi vahel erinevatel spetsifikatsioonidel käsitletakse allpool.Tehnilised andmed IMPATT dioodTRAPATT dioodTöösagedus 0.5 – 100 GHzB1/10 ja 1. GHz. % impulssrežiimis ja 10% CW-impulssrežiimis on 60–3% Väljundvõimsus 20W (CW) 60W (impulss)Üle 1 vatti Müra Joonis 400 dB100 dBBPõhilised pooljuhid PSi, InP, Ge, GaAssIPN+Bi++PNN+tagurdus PN JunctionHarmoonicsMadalTugev Vastupidavus Jah Jah SuurusPisipisikeRakendusostsillaator, Võimendi ostsillaator IMPATT-dioodi karakteristikud IMPATT-dioodi omadused on järgmised.See töötab vastupidises eelpingestuses.Nende dioodide tootmiseks kasutatavad materjalid tekitavad takistuse ala, kuna selle dioodide tootmiseks kasutatavad materjalid on negatiivsed A-efektid, Sis. laviin samuti l kui transiitaeg. Võrreldes Gunn dioodidega pakuvad need kõrget o/p võimsust ja ka müra, seega kasutatakse lokaalsete ostsillaatorite vastuvõtjates. Voolu ja pinge faaside erinevus on 30 kraadi. Siin on 90-kraadine faasiviivitus peamiselt tingitud laviiniefektist, ülejäänud nurk aga üleminekuajast. Neid kasutatakse peamiselt seal, kus on vaja suurt väljundvõimsust, nagu ostsillaatorid ja võimendid. Selle dioodi väljundvõimsus jääb millimeetrite vahemikku. -lainesagedus.Vähemate sageduste korral on väljundvõimsus pöördvõrdeline sagedustega, samas kui kõrgetel sagedustel on see pöördvõrdeline sageduse ruuduga.Eelised IMPATT-dioodi eelised on järgmised.See annab suure töövahemiku. Selle suurus on väike.Need on ökonoomsed.Kõrgel temperatuuril tagab töökindluse.Võrreldes teiste dioodidega on sellel suur võimsus.Kui seda kasutatakse võimendina, töötab see nagu kitsaribaseade.Neid dioode kasutatakse suurepärased mikrolainegeneraatorid.Mikrolaineülekandesüsteemi jaoks võib see diood genereerida kandesignaali. Puudused IMPATT-dioodi puudused hõlmavad järgmist järgmine.See annab väiksema häälestusvahemiku.See annab suure tundlikkuse erinevatele töötingimustele.Laviini piirkonnas võib elektron-augu paari tekitamise määr põhjustada kõrget müra.Töötingimustes on see tundlik. Nõuetekohase hoolduse korral ei võeta, siis võib see tohutu elektroonilise reageerimisvõime tõttu kahjustada saada. Võrreldes TRAPATTiga pakub see väiksemat efektiivsust IMPATT-dioodi rakendused hõlmavad järgmist. Seda tüüpi dioode kasutatakse nagu mikrolaine-ostsillaatorid moduleeritud väljundvõnkurites ja mikrolainegeneraatorites. Neid kasutatakse pideva lainega radarites, elektroonilistes vastumeetmetes ja mikrolaineahelates. Neid kasutatakse võimendamiseks negatiivse takistuse kaudu .Neid dioode kasutatakse parameetrilistes võimendites, mikrolaineostsillaatorites, mikrolainegeneraatorites. Ja kasutatakse ka telekommunikatsioonisaatjates, sissetungijate häiresüsteemides ja vastuvõtjates. Moduleeritud väljundostsillaatorCW Doppleri radari saatjaMikrolainegeneraatorFM-telekommunikatsioonivastuvõtja saatjad LOSissetungimishäire VõrkParameetriline VõimendiSeega, see kõik puudutab ülevaadet IMPATT-i töö-, ehitus-, rakenduste erinevustest. Neid pooljuhtseadmeid kasutatakse suure võimsusega mikrolainesignaalide genereerimiseks sagedusvahemikus 3 GHz kuni 100 GHz. Neid dioode saab kasutada vähemate toitehäirete ja radarisüsteemide jaoks.

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri