Mikä on IMPATT -diodi: rakenne ja sen toiminta

IMPATT -diodin konseptin keksi William Shockley vuonna 1954. Niinpä hän laajensi ajatusta negatiivisen vastuksen tuottamisesta sellaisen mekanismin avulla kuin kauttakulun aikaviive. Hän ehdotti, että PN -risteyksessä olevien varauskantajien ruiskutustekniikka on puolueellinen ja julkaisi ajatuksensa Technical Journal of Bell Systems -järjestössä vuonna 1954 ja sen otsikko on 'Negative Resistance Occurring from Transit Time within Semiconductor Diodes'. jatkettiin vuoteen 1958, kun Bell Laboratories toteutti P+ NI N+ -diodirakenteensa ja sen jälkeen sitä kutsutaan Read -diodiksi. Sen jälkeen vuonna 1958 julkaistiin tekninen lehti otsikolla "ehdotettu korkeataajuinen negatiivinen vastusdiodi". Vuonna 1965 valmistettiin ensimmäinen käytännöllinen diodi ja havaittiin ensimmäiset värähtelyt. Esittelyssä käytetty diodi rakennettiin P+ N -rakenteen sisältävän piin kautta. Myöhemmin Read -diodin toiminta varmistettiin ja sen jälkeen vuonna 1966 osoitettiin PIN -diodin toimivan. IMPATT-diodi IMPATT-diodin koko muoto on IMPatt-ionisaatio Avalanche Transit-Time. Tämä on erittäin suuritehoinen diodi, jota käytetään mikroaaltosovelluksissa. Yleensä sitä käytetään vahvistimena ja oskillaattorina mikroaaltotaajuuksilla. IMPATT -diodin toimintataajuusalue vaihtelee välillä 3 - 100 GHz. Tämä johtuu pääasiassa kauttakulkuajan vaikutuksesta ja iskuionisaation lumivyörystä. IMPATT -diodit voidaan luokitella kahdella tyypillä: yksi drift ja double drift. Yksittäiset drift -laitteet ovat P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. Kun tarkastelemme P+NN+-laitetta, P+N -risteys on kytketty käänteisellä esijännitteellä, jolloin se aiheuttaa lumivyöryjakauman, joka aiheuttaa alueen P+ ruiskuttaa NN+: aan kyllästysnopeudella. Mutta NN+ -alueelta ruiskutetut reiät eivät ajele, joita kutsutaan yksittäisiksi drift -laitteiksi. Paras esimerkki kaksoisajolaitteista on P+PNN+. Tällaisessa laitteessa aina, kun PN-risteys on esijännitetty lähelle lumivyöryä, elektronien siirtyminen voidaan tehdä NN+ -alueen läpi, kun taas reiät ajautuvat PP+ -alueen läpi, joka tunnetaan kaksoisajolaitteina. IMPATT -diodi sisältää seuraavat: Toimintataajuusalueet 3GHz - 100GH IMPATT -diodin toimintaperiaate on lumivyöryn moninkertaistaminen Lähtöteho on 1 W CW ja yli 400 W pulssi Tehokkuus on 3% CW ja 60% pulssi alle 1 GHz Tehokkaampi kuin GUNN -diodi IMPATT -diodin rakenne ja toiminta IMPATT -diodin rakenne on esitetty alla. Tämä diodi sisältää neljä aluetta, kuten P+-NI-N+. Sekä PIN -diodin että IMPATTin rakenne on sama, mutta se toimii erittäin korkealla noin 400KV/cm: n jännitegradientilla luodakseen lumivyöryn. Yleensä sen rakentamiseen käytetään pääasiassa erilaisia ​​materiaaleja, kuten Si, GaAs, InP tai Ge. IMPATT -diodin rakenne Normaaliin diodiin verrattuna tämä diodi käyttää hieman erilaista rakennetta, koska; normaali diodi hajoaa lumivyöryssä. Koska valtava määrä nykyistä tuotantoa aiheuttaa lämpöä sen sisällä. Joten mikroaaltotaajuuksilla rakenteen poikkeamaa käytetään pääasiassa RF -signaalien tuottamiseen. Yleensä tätä diodia käytetään mikroaaltogeneraattoreissa. Tässä IMPATT -diodille annetaan tasavirtalähde, joka tuottaa lähdön, joka värähtelee, kun piirissä käytetään sopivaa viritettyä piiriä. Mutta se tuottaa myös suuren valikoiman vaihekohinaa, mikä tarkoittaa, että sitä käytetään yksinkertaisissa lähettimissä yleisimmin kuin paikallisia oskillaattoreita vastaanottimissa, missä vaihekohinan suorituskyky on yleensä merkittävämpi. Tämä diodi toimii melko korkealla jännitteellä, kuten 70 volttia tai enemmän. Tämä diodi voi rajoittaa sovelluksia vaihekohinan kautta. Nämä diodit ovat kuitenkin pääasiassa houkuttelevia vaihtoehtoja mikroaalto -diodeille useille alueille. Yleensä tällaista diodia käytetään pääasiassa yli 3 GHz: n taajuuksilla. On havaittu, että aina kun viritetylle piirille annetaan jännite hajoamisjännitteen alueella kohti IMPATTia, tapahtuu värähtelyä. Verrattuna muihin diodeihin, tämä diodi käyttää negatiivista vastusta ja tämä diodi pystyy tuottamaan suuren Teho tyypillisesti vähintään XNUMX wattia laitteen perusteella. Tämän diodin toiminta voidaan tehdä virtalähdettä käyttämällä virranrajoitusvastuksella. Tämän arvo rajoittaa virran virtauksen tarvittavaan arvoon. Virta syötetään koko RF -rikastimeen DC: n erottamiseksi RF -signaalista. IMPATT -diodipiiri IMPATT -mikroaalto -diodi on järjestetty viritetyn piirin ulkopuolelle, mutta normaalisti tämä diodi voidaan järjestää aaltojohtimen onteloon, joka antaa tarvittavan viritetyn piirin. Kun jännitelähde on annettu, piiri kääntyy. IMPATT -diodin suurin haittapuoli on sen toiminta, koska se tuottaa laajan vaihekohinan lumivyöryn hajoamismekanismin vuoksi. Nämä laitteet käyttävät Gallium Arsenide (GaAs) -teknologiaa, joka on paljon parempi kuin pii. Tämä johtuu latauskannattimien erittäin nopeista ionisaatiokertoimista IMPATT- ja Trapatt -diodien välinen ero IMPATT- ja Trapatt -diodin tärkeimmistä eroista, jotka perustuvat erilaisiin eritelmiin, käsitellään alla. % pulssitilassa ja 0.5% CW -tilassa Pulssitila on 100-1% Lähtöteho 10 Watt (CW) 1 W (Pulssi) Yli 10 W Melu Kuva 60 dB3 dB Peruspuolijohteet Si, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+ PIP+ käänteinen esijännitys PN JunctionP+ NN ++ tai N+ Pias PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggednessKylläKylläKokoPieniTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillatorIMPATT -diodiominaisuudet IMPATT -diodin ominaisuuksiin kuuluvat seuraavat: Se toimii käänteisessä esijännitteessä.Diodien valmistuksessa käytetyt materiaalit ovat InP, Si & GaAs. lumivyöry samoin l kuin siirtoaika. Gunn -diodeihin verrattuna ne tarjoavat myös suurta o/p -tehoa ja kohinaa, joten niitä käytetään paikallisten oskillaattorien vastaanottimissa. vaihe -ero virran ja jännitteen välillä on 20 astetta. Tässä vaiheessa 90 asteen vaiheviive johtuu pääasiassa lumivyörystä, kun taas jäljellä oleva kulma johtuu siirtoajasta.Näitä käytetään pääasiassa silloin, kun tarvitaan suurta lähtötehoa, kuten oskillaattoreita ja vahvistimia Tämän diodin antama lähtöteho on millimetriä -aallon taajuus. harvemmilla taajuuksilla lähtöteho on kääntäen verrannollinen taajuuksiin, kun taas korkeilla taajuuksilla se on kääntäen verrannollinen taajuuden neliöön. edut Sen koko on pieni.Ne ovat taloudellisia.Korkeassa lämpötilassa se antaa luotettavan toiminnan.Muihin diodeihin verrattuna se sisältää suuritehoisia ominaisuuksia.Kun sitä käytetään vahvistimena, se toimii kuin kapeakaistainen laite.Näitä diodeja käytetään Tämä diodi voi tuottaa kantoaaltosignaalin mikroaaltosiirtojärjestelmässä. Se antaa vähemmän viritysalueita. Jos sitä ei oteta, se voi vaurioitua suuren elektronisen reaktanssin vuoksi. verrattuna TRAPATTiin, se tarjoaa vähemmän tehokkuutta IMPATT-diodin sovelluksia ovat seuraavat: Tämän tyyppisiä diodeja käytetään, kuten mikroaalto-oskillaattoreita moduloiduissa lähtöoskillaattoreissa ja mikroaaltogeneraattoreissa. Näitä diodeja käytetään parametrivahvistimissa, mikroaalto -oskillaattoreissa, mikroaaltogeneraattoreissa. Käytetään myös televiestintälähettimissä, tunkeutujien hälytysjärjestelmissä ja -vastaanottimissa.Moduloitu lähtöoskillaattoriCW Doppler -lähetinMikroaaltogeneraattori FM -tietoliikennevastaanottimetLoIntrusion Alarm NetworkParametrinen vahvistin Näitä puolijohdelaitteita käytetään tuottamaan suuritehoisia mikroaaltosignaaleja 3 GHz-100 GHz taajuusalueella. Näitä diodeja voidaan käyttää vähemmän tehohälytyksiä ja tutkajärjestelmiä varten.

Jätä viesti 

viestiluettelo