Que é o diodo Gunn: a construción e o seu funcionamento

Nos materiais semicondutores GaAs, os electróns están presentes en dous estados como a baixa velocidade e a baixa velocidade. Á demanda dun campo eléctrico adecuado, os electróns vense obrigados a pasar dun estado de masa baixa a un estado de masa elevada. Neste estado específico, os electróns poden formar un grupo e móvense a unha velocidade consistente que pode provocar o fluxo de corrente nunha serie de pulsos. Entón, isto coñécese como Efecto Gunn que é usado polos diodos Gunn. Estes diodos son os mellores e máis dispoñibles dispositivos da familia TED (dispositivos electrónicos transferidos). Este tipo de diodos úsanse como convertidores de corrente continua a microondas coas características de resistencia negativa de GaAs (arseniuro de galio) e precisan dunha fonte de alimentación típica e estable, menos impedancia para que se poidan eliminar circuítos complexos. Este artigo trata dunha visión xeral dun diodo Gunn. Que é un diodo Gunn? O diodo Gunn está feito con semicondutores de tipo N porque comprende portadores de carga maioritarios como electróns. Este diodo utiliza a propiedade de resistencia negativa para producir corrente a altas frecuencias. Este diodo úsase principalmente para producir sinais de microondas ao redor de 1 GHz e frecuencias RF ao redor de 100 GHz. Os diodos Gunn tamén se coñecen como TED (dispositivos electrónicos transferidos). Aínda que é un diodo, os dispositivos non teñen unión PN, pero inclúen un efecto chamado Efecto Gunn. Diodo de Gunn Este efecto foi nomeado baseado no inventor JB Gunn. Estes diodos son moi sinxelos de usar, forman unha técnica de baixo custo para xerar sinais de RF de microondas, colocándose frecuentemente nunha guía de ondas para facer unha cavidade resonante fácil. A continuación móstrase o símbolo do diodo Gunn.Símbolo Construción do diodo Gunn A fabricación do diodo Gunn pódese facer cun semicondutor de tipo N. Os materiais que se usan con máis frecuencia son GaAs (arseniuro de galio) e InP (fosfuro de indio) e utilizáronse outros materiais como Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. É esencial utilizar material de tipo n porque o efecto do o electrón transferido é simplemente apropiado para os electróns e non para os buratos atopados nun material tipo p. Neste dispositivo hai 3 rexións principais chamadas áreas superior, inferior e media.O método xeral para fabricar este diodo é cultivar unha capa epitaxial sobre un substrato dexenerado n +. O espesor da capa activa oscila entre poucas micras e 100 micras e o nivel de dopaxe desta capa oscila entre 1014cm-3 e 1016cm-3. Pero este nivel de dopaxe é significativamente baixo, o que se usa nas rexións superior e inferior do dispositivo. En función da frecuencia requirida, o grosor cambiará. A deposición da capa n + pódese facer epitaxialmente doutra forma dopada a través da implantación de ións. Tanto as áreas deste dispositivo como a parte superior e inferior están dopadas profundamente para proporcionar material n +. Isto proporciona as rexións de alta condutividade necesarias que son necesarias para as conexións cara ao dispositivo. Xeralmente, estes dispositivos colócanse no soporte conductor ao que se fai a conexión dun fío. Este soporte tamén pode funcionar como un disipador de calor que é perigoso para eliminar o calor. A outra conexión terminal do diodo pódese facer a través dunha conexión dourada que se deposita na superficie do pináculo. Aquí a conexión ouro é necesaria debido á súa alta condutividade e estabilidade relativa. Durante a fabricación, o dispositivo debe estar exento de defectos e incluír un rango de dopaxe extremadamente consistente. Funcionamento do diodo Gunn O principio de traballo dun diodo Gunn depende principalmente do efecto Gunn. Nalgúns materiais como InP e GaAs, unha vez que se alcanza un nivel limiar a través dun campo eléctrico dentro do material, entón a mobilidade dos electróns diminuirá simultaneamente. Cando o campo eléctrico mellora xerarase resistencia negativa. Unha vez que a intensidade dun campo eléctrico para o material GaAs alcanza o seu valor significativo no electrodo negativo, entón pódese formar unha rexión de mobilidade baixa de electróns. Esta rexión móvese a través da velocidade media dos electróns ata o electrodo + Ve. O diodo Gunn inclúe unha rexión de resistencia negativa nas súas características CV. Unha vez que se alcanza o valor significativo a través do electrodo GaAs negativo, entón haberá unha rexión a través da mobilidade de electróns baixos. Despois diso, pasará ao electrodo positivo. Unha vez que atope un dominio de campo eléctrico forte a través do electrodo positivo no electrodo negativo, entón comezará a recrearse un tipo cíclico da rexión para unha menor mobilidade de electróns e o campo eléctrico elevado. A natureza cíclica deste incidente produce oscilacións con frecuencias de 100 GHz. Unha vez que este valor supera, entón as oscilacións comezarán a desaparecer rapidamente. Características As características do diodo Gunn mostran unha área de resistencia negativa na súa curva característica VI que se mostra a continuación. Esta rexión permite que o diodo amplifique os sinais, polo que pode usarse en osciladores e amplificadores. Pero os osciladores de diodo Gunn úsanse con máis frecuencia.Características do diodo de Gunn Aquí, a área de resistencia negativa no diodo de Gunn non é outra cousa que unha vez que aumenta o fluxo de corrente, a tensión baixa. Esta inversión de fase permite que o diodo funcione como un oscilador e un amplificador. O fluxo de corrente neste diodo aumenta a través da tensión CC. Nun extremo específico, o fluxo de corrente comezará a diminuír, polo que se denomina punto pico ou punto limiar. Unha vez que se cruza o punto limiar, o fluxo de corrente comezará a reducirse para crear unha rexión de resistencia negativa dentro do diodo. Modos de funcionamento do diodo Gunn A operación dun diodo Gunn pódese facer en catro modos que inclúen o seguinte. Modo de oscilación Gunn Amplificación estable Modo de oscilación LSA Modo de oscilación do circuíto de polarización Modo de oscilación de Gunn O modo de oscilación de Gunn pódese definir na zona sempre que a suma de frecuencia poida multiplicarse por 107 cm / s de lonxitudes. A suma de dopaxe pódese multiplicar ata que a lonxitude sexa superior a 1012 / cm2. Nesta rexión, o diodo non é estable debido á formación cíclica do dominio de campo elevado e da capa de acumulación. Modo de amplificación de mesa Este tipo de modo pódese definir na área sempre que a suma das veces veces a lonxitude sexa de 107 cm / seg. a lonxitude do produto dopante para intervalos de tempo de 1011 e 1012 / cm2. Modo de oscilación LSA Este tipo de modo pódese definir na área onde a suma de veces a lonxitude de frecuencia é de 107 cm / s e o cociente de dopaxe pódese dividir entre a frecuencia é o rango a partir de 2 × 104 e 2 × 105. Modo de oscilación do circuíto de polarización Este tipo de modo ocorre simplemente unha vez que se produce unha oscilación LSA ou Gunn. Xeralmente, é a área onde o produto de frecuencia do tempo é moi pequeno para aparecer dentro da figura. Unha vez que a polarización dun diodo masivo se realiza ata o limiar, a corrente media cae de súpeto cando se inicia a oscilación de Gunn. Circuíto de oscilador de diodo Gunn. A aplicación do diagrama do diodo de Gunn mostra unha rexión de resistencia negativa. A resistencia negativa a través da capacidade perdida e a inductancia do chumbo pode producir oscilacións.Circuíto oscilador de diodos Gunn Na maioría dos casos, o tipo de relaxación das oscilacións incluirá unha amplitude enorme que danará o diodo. Polo tanto, utilízase un condensador grande a través do diodo para evitar este fallo. Esta característica úsase principalmente para deseñar osciladores a frecuencias superiores que van desde as bandas GHz ata THz. Aquí pódese controlar a frecuencia engadindo un resonador. No circuíto anterior, o circuíto equivalente é unha guía de onda ou liña de transmisión coaxial. Aquí, os diodos GaAs Gunn son accesibles para funcionar entre 10 GHz - 200 GHz a 5 MW - 65 MW de potencia. Estes diodos tamén se poden usar como amplificadores. Vantaxes As vantaxes do diodo Gunn inclúen o seguinte. Este diodo está dispoñible en tamaño pequeno e portátil. Facer que o custo deste diodo sexa menor. A altas frecuencias, este diodo é estable e fiable. Posúe un ruído mellorado. - Relación de sinal (NSR) porque está protexido contra as molestias por ruído. Inclúe un alto ancho de banda. Inconvenientes As desvantaxes do diodo Gunn son as seguintes: A estabilidade da temperatura deste diodo é pobre. A corrente de funcionamento deste dispositivo, polo tanto, a disipación de enerxía é alta. a eficiencia é baixa baixo de 10 GHz. Activa a tensión deste dispositivo é alto. O ruído FM é alto para aplicacións específicas. O rango de afinación é elevado. Aplicacións. As aplicacións do diodo Gunn inclúen o seguinte. Estes úsanse en fontes de radar militares, comerciais e en comunicación por radio. Este diodo úsase no xene do diodo Gunn pulsado radores.Na microelectrónica, estes diodos utilízanse como dispositivos de control rápido para a modulación do feixe láser.Usados ​​en radares policiais.Estes diodos son aplicables en tacómetros.Úsase como fontes de bomba dentro de amplificadores paramétricosUsado en sensores para detectar diferentes sistemas como a apertura dunha porta, a detección de paso Seguridade e peóns, etc. Utilízase en radares doppler de ondas sen parar. Utilízase amplamente en transmisores de enlaces de datos de relés de microondas. Utilízase en osciladores electrónicos para xerar frecuencias de microondas. Así, trátase dunha visión xeral do diodo Gunn e o seu funcionamento. Este tipo de diodos tamén se denominan TED (Dispositivo electrónico transferido). Xeralmente, úsanse para oscilacións de alta frecuencia. Aquí tes unha pregunta para ti, que é o efecto Gunn?

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes