Gunn Diode چیست: ساخت و ساز و کار آن

در مواد نیمه هادی GaAs ، الکترونها در دو حالت مانند جرم بالا سرعت کم و جرم کم سرعت بالا وجود دارد. با تقاضای میدان الکتریکی کافی ، الکترون ها مجبور می شوند از حالت جرم کم به حالت جرم بالا حرکت کنند. در این حالت خاص ، الکترونها می توانند گروهی تشکیل دهند و با سرعت ثابت حرکت کنند که می تواند باعث ایجاد جریان در یک سری پالس شود. بنابراین این به عنوان Gunn Effect شناخته می شود که توسط دیودهای Gunn استفاده می شود. این دیودها بهترین و مکررترین دستگاههای موجود از خانواده TED (دستگاههای الکترون منتقل شده) هستند. این نوع دیودها مانند مبدلهای DC به مایکروویو با ویژگیهای منفی منفی GaAs فله (Gallium Arsenide) مورد استفاده قرار می گیرند و به منبع تغذیه ولتاژ معمولی و پایدار و امپدانس کمتری نیاز دارند تا مدارهای پیچیده حذف شوند. این مقاله به بررسی اجمالی دیود Gunn می پردازد. دیود Gunn چیست؟ دیود Gunn با نیمه هادی نوع N ساخته می شود زیرا شامل اکثر حامل های بار مانند الکترون است. این دیود از ویژگی مقاومت منفی برای تولید جریان در فرکانس های بالا استفاده می کند. این دیود عمدتا برای تولید سیگنال های مایکروویو در حدود 1 گیگاهرتز و فرکانس RF در حدود 100 گیگاهرتز استفاده می شود. دیودهای Gunn همچنین به عنوان TED (دستگاه های الکترون منتقل شده) شناخته می شوند. اگرچه دیود است ، دستگاهها دارای اتصال PN نیستند ، اما دارای جلوه ای به نام Gunn Effect هستند. این اثر بر اساس مخترع JB Gunn نامگذاری شده است. استفاده از این دیودها بسیار ساده است ، آنها یک تکنیک کم هزینه برای تولید سیگنالهای RF مایکروویو تشکیل می دهند ، که اغلب در یک موج موج قرار می گیرند تا حفره ای با طنین آسان ایجاد شود. نماد دیود Gunn در زیر نشان داده شده است.نماد ساخت دیود Gunn ساخت دیود Gunn را می توان با یک نیمه هادی نوع N انجام داد. موادی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از GaAs (گالیم آرسنید) و InP (فسفید ایندیوم) و سایر مواد مانند Ge، ZnSe، InAs، CdTe، InSb استفاده شده است. استفاده از مواد نوع n ضروری است زیرا اثر الکترون منتقل شده به سادگی برای الکترون ها مناسب است و نه حفره هایی که در یک ماده نوع p یافت می شود. در این دستگاه ، 3 منطقه اصلی وجود دارد که به آنها ناحیه بالا ، پایین و وسط می گویند.روش کلی برای ساخت این دیود ، رشد و لایه اپی تکسالی روی یک بستر n+ منحط است. ضخامت لایه فعال از چند میکرون تا 100 میکرون و سطح دوپینگ این لایه بین 1014cm-3 تا 1016cm-3 متغیر است. اما این سطح دوپینگ به میزان قابل توجهی پایین است که برای مناطق بالا و پایین دستگاه استفاده می شود. بر اساس فرکانس مورد نیاز ، ضخامت تغییر می کند. رسوب لایه n+ را می توان به صورت اپیتاکسیال در غیر این صورت از طریق کاشت یون دوپینگ کرد. هر دو ناحیه این دستگاه مانند بالا و پایین برای تهیه مواد n+ عمیقاً دوپ شده اند. این ناحیه رسانایی بالایی را که برای اتصالات به دستگاه مورد نیاز است ، ارائه می دهد. به طور کلی ، این دستگاهها بر روی تکیه گاه هدایت کننده ای که اتصال سیم به آن ایجاد شده است ، قرار می گیرند. این پشتیبانی همچنین می تواند مانند هیت سینک کار کند که برای حذف گرما خطرناک است. اتصال ترمینال دیگر دیود را می توان از طریق اتصال طلایی که بر روی سطح قله رسوب کرده است ، ایجاد کرد. در اینجا اتصال طلا به دلیل رسانایی بالا و ثبات نسبی ضروری است. هنگام تولید ، دستگاه باید عاری از نقص باشد و همچنین شامل دوپینگ بسیار سازگار باشد. کار دیود Gunn اصل کار دیود Gunn عمدتا به اثر Gunn بستگی دارد. در برخی از مواد مانند InP & GaAs ، هنگامی که یک سطح آستانه از طریق یک میدان الکتریکی در مواد به دست آید ، تحرک الکترون ها به طور همزمان کاهش می یابد. هنگامی که میدان الکتریکی افزایش می یابد ، مقاومت منفی ایجاد می شود. هنگامی که شدت میدان الکتریکی برای مواد GaAs به مقدار قابل توجهی در الکترود منفی برسد ، می توان ناحیه تحرک الکترون کم ایجاد کرد. این ناحیه از طریق سرعت متوسط ​​الکترون ها به سمت الکترود +Ve حرکت می کند. دیود Gunn شامل یک ناحیه مقاومت منفی در مشخصات CV آن است. هنگامی که مقدار قابل توجهی از طریق الکترود GaAs منفی به دست آمد ، از طریق تحرک الکترونهای کم منطقه ای ایجاد می شود. پس از آن ، به الکترود مثبت منتقل می شود. هنگامی که از طریق الکترود مثبت روی الکترود منفی با یک حوزه میدان الکتریکی قوی برخورد می کند ، سپس یک نوع حلقوی از منطقه برای تحرک کمتر الکترون و همچنین میدان الکتریکی بالا دوباره ایجاد می شود. ماهیت چرخه ای این حادثه نوساناتی با فرکانس 100 گیگاهرتز ایجاد می کند. هنگامی که این مقدار تجاوز کرد ، نوسانات به سرعت ناپدید می شوند. بنابراین این منطقه به دیود اجازه می دهد تا سیگنال ها را تقویت کند ، بنابراین می توان از آن در نوسان سازها و تقویت کننده ها استفاده کرد. اما ، نوسان سازهای دیود Gunn بیشتر استفاده می شود.در اینجا ، ناحیه مقاومت منفی در دیود Gunn چیزی نیست جز زمانی که جریان جریان افزایش یابد ولتاژ کاهش می یابد. این فاز معکوس به دیود اجازه می دهد تا مانند یک نوسان ساز و یک تقویت کننده کار کند. جریان جریان در این دیود از طریق ولتاژ DC افزایش می یابد. در یک انتهای خاص ، جریان شروع به کاهش می کند ، بنابراین به آن نقطه اوج یا نقطه آستانه می گویند. هنگامی که نقطه آستانه عبور می کند ، جریان شروع به کاهش می کند تا یک ناحیه مقاومت منفی در دیود ایجاد شود. روش های عملکرد دیود Gunn عملکرد یک دیود Gunn را می توان در چهار حالت شامل موارد زیر انجام داد. حالت نوسان LSA حالت نوسان مدار بیاس حالت نوسان Gunn حالت نوسان Gunn را می توان در ناحیه ای تعریف کرد که هر جا مجموع فرکانس را می توان در طول 107 سانتی متر بر ثانیه ضرب کرد. مجموع دوپینگ را می توان در طول بیش از 1012/cm2 ضرب کرد. در این منطقه ، دیود به دلیل تشکیل چرخه ای یا حوزه میدان بالا و لایه تجمع پایدار نیست. حالت تقویت پایدار این نوع حالت را می توان در منطقه ای تعریف کرد که هرجا مجموع فرکانس طول 107cm/sec و طول محصول دوپینگ برای زمان بین 1011 و 1012/cm2 متغیر است. حالت نوسان LSA این نوع حالت را می توان در ناحیه ای تعریف کرد که مجموع بارهای طول فرکانس 107 سانتی متر بر ثانیه است و ضریب دوپینگ را می توان در محدوده فرکانس تقسیم کرد از 2 × 104 و 2 × 105. حالت مدار نوسان Bias این نوع حالت به سادگی زمانی اتفاق می افتد که نوسان LSA یا Gunn رخ دهد. به طور کلی ، ناحیه ای است که در آن فراوانی طول زمان فرکانس بسیار کوچک است تا در شکل ظاهر شود. هنگامی که سوگیری یک دیود فله به آستانه انجام می شود ، با شروع نوسان Gunn ، جریان متوسط ​​ناگهان کاهش می یابد. استفاده از نمودار دیود Gunn یک منطقه مقاومت منفی را نشان می دهد. مقاومت منفی از طریق خازن سرگردان و القایی سرب می تواند منجر به نوسان شود.در بیشتر موارد ، نوسانات آرامش شامل دامنه بزرگی است که به دیود آسیب می رساند. بنابراین از یک خازن بزرگ در سراسر دیود برای جلوگیری از این خرابی استفاده می شود. این ویژگی عمدتا برای طراحی نوسان سازها در فرکانسهای بالا که از باند گیگاهرتز تا THz متغیر است استفاده می شود. در اینجا می توان فرکانس را با افزودن رزوناتور کنترل کرد. در مدار بالا ، معادل مدار متصل یک موجبر یا خط انتقال کواکسیال است. در اینجا ، دیودهای GaAs Gunn برای عملکرد قابل استفاده هستند که از 10 گیگاهرتز تا 200 گیگاهرتز با قدرت 5 مگاوات - 65 مگاوات قابل دسترسی هستند. این دیودها همچنین می توانند به عنوان تقویت کننده استفاده شوند. مزایا مزایای دیود Gunn شامل موارد زیر است. این دیود در اندازه های کوچک و قابل حمل موجود است هزینه این دیود کمتر است در فرکانس های بالا ، این دیود پایدار و قابل اعتماد است دارای نویز بهبود یافته نسبت سیگنال (NSR) زیرا از مزاحمت نویز محافظت می شود. این شامل پهنای باند بالا معایب معایب دیود Gunn شامل موارد زیر است. ثبات دمای این دیود ضعیف است جریان کار این دستگاه ، بنابراین اتلاف توان زیاد است. دیود Gunn بهره وری زیر 10 گیگاهرتز پایین است. ولتاژ این دستگاه زیاد است نویز FM برای برنامه های خاص زیاد است محدوده تنظیم زیاد است برنامه های کاربردی دیود Gunn شامل موارد زیر است. این دیودها به عنوان نوسان ساز و تقویت کننده استفاده می شود. در میکروالکترونیک مانند تجهیزات کنترل استفاده می شود . اینها در منابع نظامی ، تجاری راداری و ارتباطات رادیویی استفاده می شود. این دیود در ژن دیود پالس Gunn استفاده می شود در میکروالکترونیک ، این دیودها به عنوان دستگاه های کنترل سریع برای تعدیل پرتو لیزر مورد استفاده قرار می گیرند. در رادارهای پلیس استفاده می شود. این دیودها در سرعت سنج ها قابل استفاده است. از آن به عنوان منابع پمپ در تقویت کننده های پارامتری استفاده می شود. در حسگرها برای تشخیص سیستم های مختلف مانند باز شدن درب ، تشخیص تجاوز و ایمنی عابر پیاده ، و غیره. در رادارهای داپلر موج بدون توقف استفاده می شود. به طور گسترده ای در فرستنده های پیوند داده های رله مایکروویو استفاده می شود. در نوسان کننده های الکترونیکی برای تولید فرکانس های مایکروویو استفاده می شود. بنابراین ، این همه در مورد نمای دیود Gunn و کارکرد آن است. این نوع دیودها TED (دستگاه الکترونیکی منتقل شده) نیز نامیده می شوند. به طور کلی ، این برای نوسانات با فرکانس بالا استفاده می شود. در اینجا یک س forال برای شما وجود دارد ، Gunn Effect چیست؟

ترک یک پیام 

فهرست پیام