Mikä on Gunn -diodi: rakentaminen ja sen toiminta

GaAs-puolijohdemateriaaleissa elektronit ovat läsnä kahdessa tilassa, kuten suuren massan matalanopeus ja pienimassainen suuri nopeus. Riittävän sähkökentän vaatimuksesta elektronit joutuvat siirtymään pienimassasta tilaan suuren massan tilaan. Tässä tietyssä tilassa elektronit voivat muodostaa ryhmän ja liikkua tasaisella nopeudella, mikä voi aiheuttaa virran virtauksen pulssisarjana. Joten tämä tunnetaan nimellä Gunn Effect, jota Gunn -diodit käyttävät. Nämä diodit ovat parhaita ja yleisimmin saatavilla olevia laitteita TED-perheestä (siirretyt elektronilaitteet). Tämän tyyppisiä diodeja käytetään kuten DC-mikroaaltomuuntimia, joissa on bulkki-GaA:n (galliumarsenidi) negatiivinen resistanssi, ja ne tarvitsevat tyypillisen, vakaan jännitevirtalähteen, vähemmän impedanssia, jotta monimutkaiset piirit voidaan eliminoida. Tämä artikkeli käsittelee yleiskatsauksen Gunn-diodista. Mikä on Gunn-diodi?Gunn-diodi on valmistettu N-tyypin puolijohteesta, koska se sisältää suurimman osan varauksenkantajista, kuten elektroneista. Tämä diodi käyttää negatiivista vastusominaisuutta tuottamaan virtaa korkeilla taajuuksilla. Tätä diodia käytetään pääasiassa mikroaaltosignaalien tuottamiseen noin 1 GHz ja RF-taajuuksilla noin 100 GHz. Gunn-diodit tunnetaan myös nimellä TED (transferred electron devices). Vaikka se on diodi, laitteissa ei ole PN-liitosta, vaan ne sisältävät efektin nimeltä Gunn Effect. Gunn DiodeTämä efekti nimettiin keksijän JB Gunnin perusteella. Nämä diodit ovat erittäin yksinkertaisia ​​käyttää, ne muodostavat edullisen tekniikan mikroaaltouunien RF-signaalien tuottamiseksi, ja ne sijoitetaan usein aaltoputkeen helpon resonanssiontelon muodostamiseksi. Gunn -diodin symboli näkyy alla.Symboli Gunn-diodin rakenne Gunn-diodin valmistus voidaan tehdä N-tyypin puolijohteella. Useimmiten käytetyt materiaalit ovat GaAs (gallium-arsenidi) ja InP (indiumfosfidi) ja muita materiaaleja, kuten Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Siirretty elektroni on yksinkertaisesti sopiva elektroneille eikä p-tyypin materiaalissa oleville reikille. Tässä laitteessa on kolme pääaluetta, joita kutsutaan ylä-, ala- ja keskialueiksi.RakenneYleinen menetelmä tämän diodin valmistamiseksi on kasvattaa ja epitaksiaalinen kerros rappeutuneelle n+-substraatille. Aktiivikerroksen paksuus vaihtelee muutamasta mikronnista 100 mikroniin ja tämän kerroksen seostusaste vaihtelee välillä 1014cm-3 - 1016cm-3. Mutta tämä dopingtaso on huomattavasti alhainen, jota käytetään laitteen ylä- ja alaosissa. Vaaditun taajuuden perusteella paksuus muuttuu. n+-kerroksen kerrostaminen voidaan tehdä epitaksiaalisesti, muuten seostettuna ioni-istutuksella. Tämän laitteen molemmat alueet, kuten ylä- ja alaosa, seostetaan syvältä n+ materiaalin saamiseksi. Tämä antaa tarvittavat korkean johtavuuden alueet, joita tarvitaan kytkentöihin laitteeseen. Yleensä nämä laitteet sijoitetaan johtavalle tuelle, johon johdin kytketään. Tämä tuki voi toimia myös jäähdytyslevynä, joka on vaarallista poistaa lämpöä. Diodin toinen pääteliitäntä voidaan tehdä kullanvärisellä liitännällä, joka kerrostetaan pinnan pinnalle. Tässä kultayhteys on välttämätön sen suuren johtavuuden ja suhteellisen vakauden vuoksi. Gunn-diodin toiminta Gunn-diodin toimintaperiaate riippuu pääasiassa Gunn-efektistä valmistuksen aikana. Joissakin materiaaleissa, kuten InP & GaAs, kun kynnystaso saavutetaan materiaalin sähkökentän kautta, elektronien liikkuvuus vähenee samanaikaisesti. Kun sähkökenttä voimistuu, syntyy negatiivinen resistanssi. Kun GaAs-materiaalin sähkökentän intensiteetti saavuttaa merkittävän arvonsa negatiivisella elektrodilla, voidaan muodostaa alhaisen elektronin liikkuvuuden alue. Tämä alue siirtyy keskimääräisen elektronien nopeuden kautta +Ve-elektrodille. Gunn-diodi sisältää negatiivisen resistanssialueen CV-ominaisuuksissaan. Kun merkittävä arvo saavutetaan negatiivisen GaAs -elektrodin kautta, silloin on alue pienien elektronien liikkuvuuden kautta. Sen jälkeen se siirtyy positiiviselle elektrodille. Kun se kohtaa vahvan sähkökentän alueen negatiivisen elektrodin positiivisen elektrodin kautta, syklinen alueen tyyppi, joka vähentää elektronien liikkuvuutta sekä korkea sähkökenttä, alkaa muodostua uudelleen. Tämän tapahtuman syklinen luonne tuottaa värähtelyjä 100 GHz:n taajuuksilla. Kun tämä arvo ylittyy, värähtelyt alkavat hävitä nopeasti. Ominaisuudet Gunn-diodin ominaisuudet osoittavat negatiivisen resistanssialueen sen VI ominaiskäyrällä alla. Joten tämä alue sallii diodin vahvistaa signaaleja, joten sitä voidaan käyttää oskillaattorissa ja vahvistimissa. Mutta Gunn-diodioskillaattorit ovat yleisimpiä.Gunn -diodin ominaisuudet Tässä Gunn -diodin negatiivinen vastusalue on vain, kun virran virtaus kasvaa, jännite putoaa. Tämän vaiheen kääntämisen avulla diodi voi toimia oskillaattorin ja vahvistimen tavoin. Virta tässä diodissa kasvaa tasajännitteen kautta. Tietyssä päässä virran virtaus alkaa pienentyä, joten tätä kutsutaan huippupisteeksi tai kynnyspisteeksi. Kun kynnyspiste on ylitetty, virran virtaus alkaa pienentyä, jolloin diodiin muodostuu negatiivinen vastusalue Gunn -diodin toimintatavat Gunn -diodin toiminta voidaan tehdä neljässä tilassa, joihin kuuluvat seuraavat: MalliLSA Oscillation ModeBias Circuit Oscillation ModeGunn Oskillation ModeGunn värähtelytila ​​voidaan määritellä alueelle, jossa taajuuden summa voidaan kertoa 107 cm/s pituuksilla. Dopingin summa voidaan kertoa pituudella yli 1012/cm2. Tällä alueella diodi ei ole vakaa, koska muodostuu syklinen joko korkean kentän alue ja kertymiskerros. dopingtuotteiden pituus ajalla 107 & 1011/cm1012. alkaen 2 × 107 ja 2 × 104. Bias -piirin värähtelytila ​​Tämäntyyppinen tila tapahtuu yksinkertaisesti, kun joko LSA- tai Gunn -värähtely tapahtuu. Yleensä se on alue, jossa taajuuden ajan pituuden tulo on hyvin pieni esiintymään kuvassa. Kun bulkkidiodin esijännite on tehty kynnysarvoon, keskimääräinen virta laskee yhtäkkiä, kun Gunnin värähtely alkaa. Gunn-diodioskillaattoripiiriGunn-diodioskillaattoripiirin piirikaavio on esitetty alla. Gunn-diodikaavion soveltaminen näyttää negatiivisen resistanssialueen. Hajakapasitanssin ja lyijyn induktanssin aiheuttama negatiivinen vastus voi aiheuttaa värähtelyjä.Gunn Diode Oscillator Circuit Useimmissa tapauksissa relaksaatiotyyppiset värähtelyt sisältävät valtavan amplitudin, joka vahingoittaa diodia. Joten suurta kondensaattoria käytetään diodin poikki tämän vian välttämiseksi. Tätä ominaisuutta käytetään pääasiassa oskillaattorien suunnittelussa ylemmillä taajuuksilla, jotka vaihtelevat GHz:stä THz:iin. Täällä taajuutta voidaan ohjata lisäämällä resonaattori. Yllä olevassa piirissä yhdistetyn piirin ekvivalentti on aaltoputki tai koaksiaalinen siirtolinja, jossa GaAs Gunn -diodit ovat käytettävissä 10 GHz - 200 GHz 5 - 65 MW teholla. Näitä diodeja voidaan käyttää myös vahvistimina.Edut Gunn-diodin etuja ovat seuraavat: Tämä diodi on saatavana pienikokoisena ja kannettavana Tämän diodin kustannusten pienentäminen Korkeilla taajuuksilla tämä diodi on vakaa ja luotettava. -signaalisuhde (NSR), koska se on suojattu kohinan aiheuttamalta häiriöltä. tehokkuus on alhainen alle 10 GHz. Laitteen jännite on korkea FM -kohina on suuri tietyissä sovelluksissa Viritysalue on korkea Sovellukset Gunn -diodin sovelluksia ovat seuraavat: näitä diodeja käytetään oskillaattoreina ja vahvistimina. .Näitä käytetään sotilaallisissa, kaupallisissa tutkalähteissä ja radioviestinnässä.Tätä diodia käytetään pulssissa Gunn-diodigeenissä rotaattorit.Mikroelektroniikassa näitä diodeja käytetään lasersäteen modulaation nopeana ohjauslaitteina.Käytetään poliisitutkissa.Nämä diodit soveltuvat kierroslukumittareihin.Käytetään pumppulähteinä parametrisissa vahvistimissa.Käytetään antureissa erilaisten järjestelmien, kuten oven avautumisen, tunkeutumisen havaitsemiseen. ja jalankulkijoiden turvallisuus jne. Sitä käytetään nonstop-aalto-doppler-tutkissa. Sitä käytetään laajalti mikroaaltoreledatalinkin lähettimissä. Sitä käytetään elektroniikkaoskillaattorissa mikroaaltotaajuuksien tuottamiseen. Tässä on siis kyse yleiskatsauksesta Gunn-diodista ja sen toiminnasta. Tämän tyyppisiä diodeja kutsutaan myös nimellä TED (Transferred Electronic Device). Yleensä näitä käytetään korkeataajuisiin värähtelyihin. Tässä on kysymys sinulle, mikä on Gunn Effect?

Jätä viesti 

viestiluettelo