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

O concepto de diodo IMPATT foi inventado no ano 1954 por William Shockley. Así, expandiu a idea de producir unha resistencia negativa coa axuda dun mecanismo como o atraso do tempo de tránsito. Propuxo que a técnica de inxección para os portadores de carga dentro dunha unión PN está sesgada cara a adiante e publicou o seu pensamento no Technical Journal of Bell Systems en 1954 e titulouse co nome de "Resistencia negativa que se produce desde o tempo de tránsito dentro de diodos semicondutores. Ademais, a proposta non era estendeuse ata 1958 cando Bell Laboratories implementou a súa estrutura de diodo P + NI N + e despois diso chámase Read diode. Despois diso, no ano 1958, publicouse unha revista técnica co nome do título "un diodo de resistencia negativo de alta frecuencia e proposto". No ano 1965 fíxose o primeiro diodo práctico e observáronse primeiras oscilacións. O diodo que se usa para esta demostración foi construído a través de silicio cunha estrutura P + N. Máis tarde, verificouse a operación de lectura do diodo e, despois diso, demostrouse un diodo PIN no ano 1966 para funcionar. A forma completa do diodo IMPATT é a ionización IMPatt Avalanche Transit-Time. Este é un diodo de alta potencia usado en aplicacións de microondas. Xeralmente, úsase como amplificador e oscilador a frecuencias de microondas. O rango de frecuencia de funcionamento do diodo IMPATT varía de 3 a 100 GHz. Xeralmente, este diodo xera características de resistencia negativas polo que funciona como oscilador en frecuencias de microondas para xerar sinais. Isto débese principalmente ao efecto de tempo de tránsito e ao efecto de avalancha de ionización de impacto. A clasificación dos diodos IMPATT pódese facer por dous tipos: a deriva simple e a dobre deriva. Os dispositivos de deriva única son P + NN +, P + NIN +, N + PIP +, N + PP +. Cando consideramos o dispositivo P + NN +, a unión P + N está conectada en polarización inversa, entón provoca unha avaría que causa a rexión de P + para inxectar en NN + cunha velocidade de saturación. Pero os buratos inxectados desde a rexión de NN + non derivan, o que se denomina dispositivos de deriva única. O mellor exemplo de dispositivos de dobre deriva é P + PNN +. Neste tipo de dispositivos, sempre que a unión PN está nesgada preto dunha avalancha, entón a deriva electrónica pódese facer a través da rexión NN + mentres que os buratos derivan pola rexión PP + que se coñece como dispositivos de dobre deriva. o diodo IMPATT inclúe o seguinte.Os rangos de frecuencia de funcionamento de 3GHz a 100GH O principio de funcionamento do diodo IMPATT é a multiplicación de avalanchas A potencia de saída é de 1w CW e superior a 400watt pulsados ​​A eficiencia é de 3% CW e 60% pulsada a menos de 1GHz Máis potente en comparación co diodo GUNN A cifra de ruído é 30db Construción e traballo do diodo IMPATT A continuación móstrase a construción do diodo IMPATT. Este diodo inclúe catro rexións como P + -NI-N +. A estrutura do diodo PIN e do IMPATT é a mesma, pero funciona cun gradiente de tensión extremadamente alto de aproximadamente 400KV / cm para xerar unha corrente de avalancha. Normalmente, para a súa construción empréganse diferentes materiais como Si, GaAs, InP ou Ge. Construción do diodo IMPATT En comparación cun diodo normal, este diodo usa unha estrutura algo diferente porque; un diodo normal romperá en estado de avalancha. Como a enorme cantidade de xeración actual provoca a xeración de calor dentro dela. Así, nas frecuencias de microondas, a desviación na estrutura úsase principalmente para xerar sinais de RF. Xeralmente, este diodo úsase en xeradores de microondas. Aquí, dálle unha fonte de corrente continua ao diodo IMPATT para xerar unha saída que oscila unha vez que se usa un circuíto sintonizado adecuado dentro do circuíto. A saída do circuíto IMPATT é consistente e comparativamente alta en comparación con outros diodos de microondas. Pero tamén produce un elevado rango de ruído de fase, o que significa que se usa en transmisores sinxelos con máis frecuencia que os osciladores locais dentro dos receptores sempre que o rendemento do ruído de fase sexa normalmente máis significativo. Este diodo funciona cunha tensión bastante alta como 70 voltios ou superior. Este diodo pode limitar as aplicacións a través do ruído de fase. Non obstante, estes diodos son principalmente alternativas atractivas para os diodos de microondas en varias rexións. A continuación móstrase a aplicación do circuíto de diodos IMPATT do diodo IMPATT. Xeralmente, este tipo de diodo úsase principalmente a frecuencias superiores a 3 GHz. Nótase que cada vez que se dá un circuíto sintonizado cunha tensión na rexión da tensión de avaría cara ao IMPATT, entón producirase oscilación. En comparación con outros diodos, este diodo usa resistencia negativa e este diodo é capaz de xerar un rango alto de potencia normalmente dez vatios ou superior segundo o dispositivo. O funcionamento deste diodo pódese facer a partir dunha alimentación mediante unha resistencia limitadora de corrente. O valor desta restrinxe o fluxo de corrente ao valor necesario. A corrente subministrase ao longo dun estrangulador de RF para separar o CC do sinal de RF. Circuíto de diodos IMPATT O diodo de microondas IMPATT está disposto máis alá do circuíto sintonizado, pero normalmente este diodo pódese dispor dentro dunha cavidade de guía de ondas que dea o circuíto sintonizado necesario. Cando se dá a tensión, o circuíto balanceará. O principal inconveniente do diodo IMPATT é o seu funcionamento porque xera un alto rango de ruído de fase debido ao mecanismo de avaría. Estes dispositivos utilizan tecnoloxía de arseniuro de galio (GaAs), que é moito mellor en comparación con Silicon. Isto resulta dos coeficientes de ionización máis rápidos para os portadores de carga. Diferenza entre IMPATT e diodo Trapatt A continuación discútese a principal diferenza entre IMPATT e diodo Trapatt baseado en diferentes especificacións. Especificacións Diodo IMPATT Diodo TRATAT % en modo pulsado e 0.5% en CW O modo pulsado é do 100 ao 1% Potencia de saída 10 vatios (CW) 1 vatios (pulsados) Por riba dos 10 vatios Figura ruidosa 60 dB3 dB Semicondutores básicos Si, InP, Ge, GaAsSiConstrución N + PIP + polarización inversa PN JunctionP + NN ++ ou B + P P PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggednessSiSi TamañoTinyTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillator Características do diodo IMPATT As características do diodo IMPATT inclúen o seguinte. Funciona en condicións de polarización inversa. avalancha como wel Como tempo de tránsito. En comparación cos diodos Gunn, estes tamén proporcionan unha elevada potencia e ruído o / p, polo que se utilizan nos receptores para osciladores locais. A diferenza de fase entre corrente e tensión é de 20 graos. Aquí o atraso de fase con 90 graos débese principalmente ao efecto avalancha, mentres que o ángulo restante débese ao tempo de tránsito. Utilízanse principalmente cando a alta potencia de saída é necesaria como osciladores e amplificadores. A potencia de saída proporcionada por este diodo está no rango de milímetros. Frecuencia de onda. A menos frecuencias, a potencia de saída é inversamente proporcional ás frecuencias, mentres que a altas frecuencias é inversamente proporcional ao cadrado da frecuencia. Vantaxes As vantaxes do diodo IMPATT inclúen o seguinte. O seu tamaño é pequeno. Son económicos. A alta temperatura, ofrece un funcionamento fiable. En comparación con outros diodos, inclúe capacidades de alta potencia. Sempre que se usa como amplificador, funciona como un dispositivo de banda estreita. Estes diodos úsanse como excelentes xeradores de microondas. Para o sistema de transmisión de microondas, este diodo pode xerar un sinal portador. Inconvenientes As desvantaxes do diodo IMPATT inclúen o seguinte.Dá un rango de afinación menor.Da alta sensibilidade a varias condicións operativas.Na rexión de avalanchas, a taxa de xeración de pares de buratos electrónicos pode causar unha xeración de ruído elevada.Para as condicións operativas, é sensible. Se o coidado é adecuado Non se toma entón pode danarse debido á enorme reactancia electrónica. En comparación con TRAPATT, proporciona menos eficiencia. O rango de afinación do diodo IMPATT non é bo como o diodo Gunn. Xera ruído espurio a intervalos máis altos en comparación cos diodos Gunn e klystron. Aplicacións As aplicacións do diodo IMPATT inclúen o seguinte. Estes tipos de diodos úsanse como osciladores de microondas dentro de osciladores de saída modulada e xeradores de microondas. Estes úsanse en radares de onda continua, contramedidas electrónicas e ligazóns de microondas. Estes úsanse para a amplificación mediante resistencia negativa. Estes diodos úsanse en amplificadores paramétricos, osciladores de microondas e xeradores de microondas. E tamén se usa en transmisores de telecomunicacións, sistemas e receptores de alarma de intrusos. Oscilador de saída modulada Transmisor de radar Doppler CW Xerador de microondas Transmisores de telecomunicacións FM Receptor LO Rede de alarma de intrusión Amplificador paramétrico Así, trátase dunha visión xeral do diodo IMPATT, a construción, o traballo, as diferenzas e as súas aplicacións. Estes dispositivos semicondutores úsanse para xerar sinais de microondas de alta potencia nun rango de frecuencias de 3 GHz a 100 GHz. Estes diodos son aplicables a menos alarmas de potencia e sistemas de radar.

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes