دیود IMPATT چیست: ساخت و ساز و کار آن

مفهوم دیود IMPATT در واقع در سال 1954 توسط ویلیام شاکلی اختراع شد. بنابراین ، او ایده ایجاد مقاومت منفی را با کمک مکانیزمی مانند تأخیر زمان ترانزیت گسترش داد. او روش تزریق را برای حامل‌های شارژ در یک اتصال PN با سوگیری رو به جلو پیشنهاد کرد و اندیشه‌اش را در مجله فنی سیستم‌های بل در سال 1954 با عنوان «مقاومت منفی رخ‌داده از زمان انتقال در دیودهای نیمه‌هادی» منتشر کرد. تا سال 1958 تمدید شد زیرا آزمایشگاه‌های بل ساختار دیود P+ NI N+ خود را پیاده‌سازی کردند و پس از آن، دیود خواندن نامیده شد. پس از آن در سال 1958، یک مجله فنی با عنوان "یک دیود با فرکانس بالا و مقاومت منفی پیشنهادی" منتشر شد. در سال 1965 ، اولین دیود عملی ساخته شد و اولین نوسانات را مشاهده کرد. دیودی که برای این نمایش استفاده می شود از طریق سیلیکون با ساختار P+N ساخته شده است. بعداً ، عملیات دیود خواندن تأیید شد و پس از آن ، یک دیود PIN در سال 1966 برای کار نشان داده شد. دیود IMPATT چیست؟ شکل کامل دیود IMPATT، زمان انتقال بهمن یونیزاسیون IMPATT است. این یک دیود بسیار پرقدرت است که در کاربردهای مایکروویو استفاده می شود. به طور کلی، از آن به عنوان تقویت کننده و نوسانگر در فرکانس های مایکروویو استفاده می شود. محدوده فرکانس کاری دیود IMPATT بین 3 تا 100 گیگاهرتز است. به طور کلی، این دیود ویژگی های مقاومت منفی ایجاد می کند بنابراین به عنوان یک نوسانگر در فرکانس های مایکروویو برای تولید سیگنال ها عمل می کند. این عمدتا به دلیل اثر زمان عبور و اثر بهمن یونیزاسیون ضربه است. طبقه بندی دیودهای IMPATT را می توان به دو نوع تک دریفت و دو دریفت انجام داد. دستگاه‌های رانش تکی P+NN+، P+NIN+، N+PIP+، N+PP+ هستند. وقتی دستگاه P+NN+ را در نظر می‌گیریم، اتصال P+N در بایاس معکوس متصل می‌شود، سپس باعث خرابی بهمن می‌شود که باعث ایجاد منطقه می‌شود. P+ برای تزریق به NN+ با سرعت اشباع. اما سوراخ های تزریق شده از ناحیه NN+ رانش نمی کنند که به آن دستگاه های رانش واحد می گویند. بهترین نمونه دستگاه های دریفت دوبل P+PNN+ است. در این نوع دستگاه ها ، هرگاه اتصال PN نزدیک به خرابی بهمن متصور شود ، حرکت الکترون را می توان از طریق منطقه NN+ انجام داد در حالی که سوراخ ها از طریق منطقه PP+ که به عنوان دستگاه های رانش دوگانه شناخته می شود ، حرکت می کنند. دیود IMPATT شامل موارد زیر است. فرکانس کار از 3 گیگاهرتز تا 100 گیگاهرتز است اصل کار دیود IMPATT ضرب بهمن است قدرت خروجی 1w CW و بیش از 400 وات پالس کارایی 3٪ CW و 60٪ پالس زیر 1 گیگاهرتز قوی تر در مقایسه با دیود GUNN است 30dbIMPATT ساخت و ساز دیود و کار ساخت دیود IMPATT در زیر نشان داده شده است. این دیود شامل چهار منطقه مانند P+-NI-N+است. ساختار هر دو دیود PIN و IMPATT یکسان است ، اما بر روی یک شیب ولتاژ بسیار بالا تقریباً 400KV/cm کار می کند تا جریان بهمن ایجاد شود. معمولاً برای ساخت آن از مواد مختلفی مانند Si، GaAs، InP یا Ge استفاده می شود. ساخت دیود IMPATT در مقایسه با یک دیود معمولی ، این دیود از ساختار کمی متفاوت استفاده می کند زیرا ؛ یک دیود معمولی در شرایط بهمن خراب می شود. همانطور که حجم عظیم تولید فعلی باعث تولید گرما در آن می شود. بنابراین در فرکانسهای مایکروویو ، انحراف در ساختار عمدتا برای تولید سیگنالهای RF استفاده می شود. به طور کلی ، این دیود در ژنراتورهای مایکروویو استفاده می شود. در اینجا ، یک منبع DC به دیود IMPATT داده می شود تا خروجی ای را ایجاد کند که هنگامی که یک مدار تنظیم شده مناسب در مدار استفاده می شود ، نوسان می کند. خروجی مدار IMPATT در مقایسه با سایر دیودهای مایکروویو سازگار و نسبتاً بالا است. اما طیف وسیعی از سر و صدای فاز تولید می کند ، به این معنی که در فرستنده های ساده بیشتر از نوسان سازهای محلی در گیرنده ها استفاده می شود ، در حالی که عملکرد نویز فاز به طور معمول بیشتر است. این دیود با ولتاژ نسبتاً بالا مانند 70 ولت یا بالاتر کار می کند. این دیود می تواند برنامه های کاربردی را از طریق نویز فاز محدود کند. با این وجود، این دیودها عمدتاً جایگزین های جذابی برای دیودهای مایکروویو برای چندین منطقه هستند. مدار دیود IMPATT کاربرد دیود IMPATT در زیر نشان داده شده است. به طور کلی ، این نوع دیودها عمدتا در فرکانسهای بالاتر از 3 گیگاهرتز استفاده می شود. توجه شده است که هرگاه مدار تنظیم شده با ولتاژی در ناحیه ولتاژ شکست به سمت IMPATT داده شود، نوسان رخ می دهد. در مقایسه با دیودهای دیگر، این دیود از مقاومت منفی استفاده می کند و این دیود قادر به تولید دامنه بالایی است. قدرت معمولاً ده وات یا بالاتر بر اساس دستگاه است. عملکرد این دیود را می توان از منبع تغذیه با استفاده از مقاومت محدود کننده جریان انجام داد. مقدار این جریان را به مقدار لازم محدود می کند. جریان در سراسر یک چوک RF تامین می شود تا DC را از سیگنال RF جدا کند. مدار دیود IMPATT دیود مایکروویو IMPATT فراتر از مدار تنظیم شده مرتب شده است اما معمولاً این دیود ممکن است در داخل یک حفره موجبر قرار گیرد که مدار تنظیم شده لازم را ارائه می دهد. هنگامی که منبع ولتاژ داده می شود، مدار نوسان می کند. اشکال اصلی دیود IMPATT عملکرد آن است زیرا به دلیل مکانیسم شکست بهمن، نویز فاز بالایی تولید می کند. این دستگاه ها از فناوری آرسنید گالیوم (GaAs) استفاده می کنند که در مقایسه با سیلیکون بسیار بهتر است. این نتیجه ضرایب یونیزاسیون بسیار سریعتر برای حامل های شارژ است. تفاوت بین IMPATT و Trapatt Diode تفاوت اصلی بین IMPATT و Trapatt diode بر اساس مشخصات مختلف در زیر مورد بحث قرار گرفته است. ٪ در حالت پالسی و 0.5٪ در حالت CWPulsed 100 – 1٪ توان خروجی است 10Watt(CW) 1Watt(Pulsed)بیش از 10WattNoise شکل60dB3dBBasic semiconductorsSi,InP, Ge, GaAstruction+N+PiPon restruction+PNN+NP+NP PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggedness بله بله اندازهTinyTinyApplicationOscillator ، AmplifierOscillatorIMPATT ویژگی های دیود ویژگی های دیود IMPATT شامل موارد زیر است. در حالت بایاس معکوس عمل می کند. مواد مورد استفاده برای تولید این دیودها دارای مقاومت منفی inP ، Si و GaA هستند. بهمن هم همینطور l به عنوان زمان انتقال. در مقایسه با دیودهای Gunn، این دیودها قدرت و نویز بالایی را ارائه می دهند، بنابراین در گیرنده های نوسانگرهای محلی استفاده می شود. اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ 20 درجه است. در اینجا تاخیر فاز با 90 درجه عمدتاً به دلیل اثر بهمن است در حالی که زاویه باقیمانده به دلیل زمان عبور است. اینها عمدتاً در مواردی استفاده می شوند که قدرت خروجی بالا مانند نوسانگرها و تقویت کننده ها لازم است. توان خروجی ارائه شده توسط این دیود در محدوده میلی متر است. - فرکانس موج. در فرکانس‌های کمتر، توان خروجی با فرکانس‌ها نسبت معکوس دارد، در حالی که در فرکانس‌های بالا، با مجذور فرکانس نسبت عکس دارد. اندازه آن کوچک است. اینها مقرون به صرفه هستند. در دمای بالا عملکرد قابل اعتمادی را در مقایسه با سایر دیودها ارائه می دهد که دارای توانمندی بالایی است. هر زمان که به عنوان تقویت کننده استفاده می شود مانند یک دستگاه باند باریک عمل می کند. این دیودها به عنوان ژنراتورهای مایکروویو عالی. برای سیستم انتقال مایکروویو، این دیود می تواند سیگنال حامل تولید کند. معایب معایب دیود IMPATT عبارتند از محدوده تنظیم کمتری می دهد. حساسیت بالایی به شرایط عملیاتی مختلف می دهد. در منطقه بهمن، سرعت تولید جفت الکترون-حفره می تواند باعث تولید نویز بالا شود. برای شرایط عملیاتی، پاسخگو است. در صورت مراقبت مناسب. گرفته نمی شود و ممکن است به دلیل راکتانس الکترونیکی بزرگ آسیب ببیند. در مقایسه با TRAPATT ، بازده کمتری را ارائه می دهد. محدوده تنظیم دیود IMPATT مانند دیود Gunn خوب نیست. در مقایسه با دیودهای Gunn & klystron ، سر و صدای نادرست را در محدوده های بالاتر ایجاد می کند کاربردهای دیود IMPATT شامل موارد زیر است. این نوع دیودها مانند نوسانگرهای مایکروویو در نوسان سازهای خروجی مدوله شده و ژنراتورهای مایکروویو استفاده می شوند. اینها در رادارهای موج پیوسته، اقدامات متقابل الکترونیکی و پیوندهای مایکروویو استفاده می شوند. این دیودها برای تقویت از طریق مقاومت منفی استفاده می شوند. .این دیودها در تقویت کننده های پارامتریک، نوسان سازهای مایکروویو، ژنراتورهای مایکروویو استفاده می شوند. و همچنین در فرستنده‌های مخابراتی، سیستم‌های هشدار مزاحم و گیرنده‌ها استفاده می‌شود. نوسان‌ساز خروجی مدوله‌شده فرستنده رادار داپلر CW ژنراتور مایکروویو فرستنده‌های گیرنده مخابراتی FM LOIntrusion Alarm AmplifierParametric بنابراین، این همه در مورد یک مرور کلی از تفاوت‌ها، ساخت و سازها، برنامه‌های کاربردی آن IMPATT است. این دستگاه های نیمه هادی برای تولید سیگنال های مایکروویو با توان بالا در محدوده فرکانس های 3 گیگاهرتز تا 100 گیگاهرتز استفاده می شوند. این دیودها برای آلارم های قدرت کمتر و سیستم های رادار قابل استفاده هستند.

ترک یک پیام 

فهرست پیام