Wat is Gunn Diode: constructie en zijn werking?

In GaAs-halfgeleidermaterialen zijn de elektronen aanwezig in twee toestanden, zoals hoge massa, lage snelheid en lage massa, hoge snelheid. Door de vraag naar een adequaat elektrisch veld worden de elektronen gedwongen om van een toestand met een lage massa naar een toestand met een hoge massa te gaan. In deze specifieke toestand kunnen elektronen een groep vormen en met een consistente snelheid bewegen, waardoor er stroom in een reeks pulsen kan stromen. Dit staat dus bekend als het Gunn-effect dat wordt gebruikt door Gunn-diodes. Deze diodes zijn de beste en meest verkrijgbare apparaten uit de TED-familie (transfered electron devices). Dit type diodes wordt gebruikt als gelijkstroom-naar-microgolfomzetters met de negatieve weerstandskenmerken van bulk GaAs (galliumarsenide) en ze hebben een typische, stabiele spanningsvoeding nodig, minder impedantie zodat complexe schakelingen kunnen worden geëlimineerd. Dit artikel bespreekt een overzicht van een Gunn-diode. Wat is een Gunn-diode? De Gunn-diode is gemaakt met een N-type halfgeleider omdat deze grotendeels uit ladingsdragers bestaat, zoals elektronen. Deze diode gebruikt de negatieve weerstandseigenschap om stroom te produceren bij hoge frequenties. Deze diode wordt voornamelijk gebruikt om microgolfsignalen rond 1 GHz en RF-frequenties rond 100 GHz te produceren. Gunn-diodes zijn ook bekend als TED (transfered electron devices). Ook al is het een diode, de apparaten hebben geen PN-overgang maar bevatten een effect dat het Gunn-effect wordt genoemd. Gunn DiodeDit effect is genoemd naar de uitvinder namelijk JB Gunn. Deze diodes zijn heel eenvoudig te gebruiken, ze vormen een goedkope techniek om microgolf-RF-signalen te genereren, die vaak in een golfgeleider worden geplaatst om een ​​gemakkelijke resonantieholte te maken. Het Gunn-diodesymbool wordt hieronder weergegeven.Symbool Gunn-diodeconstructie De fabricage van de Gunn-diode kan worden gedaan met een N-type halfgeleider. De meest gebruikte materialen zijn GaAs (galliumarsenide) & InP (Indium Phosphide) en andere materialen zijn gebruikt zoals Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Het is essentieel om n-type materiaal te gebruiken omdat het effect van de overgedragen elektron is eenvoudigweg geschikt voor elektronen en niet voor gaten in een p-type materiaal. In dit apparaat zijn er 3 hoofdregio's die boven-, onder- en middengebieden worden genoemd.Constructie De algemene methode om deze diode te vervaardigen is om een ​​epitaxiale laag te laten groeien op een gedegenereerd n+ substraat. De dikte van de actieve laag varieert van enkele micron tot 100 micron en het doteringsniveau van deze laag varieert van 1014 cm-3 tot 1016 cm-3. Maar dit dopingniveau is aanzienlijk laag, wat wordt gebruikt voor de bovenste en onderste delen van het apparaat. Op basis van de vereiste frequentie zal de dikte veranderen. De afzetting van de n+-laag kan epitaxiaal anders gedoteerd worden door middel van ionenimplantatie. Zowel de delen van dit apparaat als de boven- en onderkant zijn diep gedoteerd om n+ materiaal te bieden. Dit geeft de noodzakelijke gebieden met hoge geleidbaarheid die nodig zijn voor de verbindingen naar het apparaat. Over het algemeen worden deze apparaten op een geleidende steun geplaatst waarop een draad wordt aangesloten. Deze ondersteuning kan ook werken als een koellichaam, wat gevaarlijk is om de warmte af te voeren. De andere aansluiting van de diode kan worden gemaakt via een gouden verbinding die op het pinnacle-oppervlak is afgezet. Hier is de gouden verbinding noodzakelijk vanwege de hoge geleidbaarheid en relatieve stabiliteit. Tijdens de fabricage moet het materiaalapparaat vrij zijn van defecten en ook een extreem consistent dopingbereik bevatten. Gunn-diodewerking Het werkingsprincipe van een Gunn-diode hangt voornamelijk af van het Gunn-effect. In sommige materialen, zoals InP & GaAs, zal de mobiliteit van elektronen gelijktijdig afnemen zodra een drempelniveau is bereikt door een elektrisch veld in het materiaal. Wanneer het elektrische veld toeneemt, wordt er een negatieve weerstand gegenereerd. Zodra de intensiteit van een elektrisch veld voor GaAs-materiaal zijn significante waarde op de negatieve elektrode bereikt, kan een gebied met een lage elektronenmobiliteit worden gevormd. Dit gebied beweegt door de gemiddelde elektronensnelheid naar de +Ve-elektrode. Gunn-diode bevat een negatief weerstandsgebied op zijn CV-karakteristieken. Zodra de significante waarde is bereikt via de negatieve GaAs-elektrode, zal er een gebied zijn door de mobiliteit van lage elektronen. Daarna zal het verschuiven naar de positieve elektrode. Zodra het een sterk elektrisch velddomein ontmoet via de positieve elektrode op de negatieve elektrode, zal een cyclisch type van het gebied voor minder elektronenmobiliteit en het hoge elektrische veld opnieuw beginnen te creëren. Het cyclische karakter van dit incident veroorzaakt oscillaties met frequenties van 100 GHz. Zodra deze waarde wordt overschreden, zullen oscillaties snel beginnen te verdwijnen. Kenmerken De kenmerken van de Gunn-diode tonen een negatief weerstandsgebied op de VI-karakteristiek die hieronder wordt weergegeven. Dus in dit gebied kan de diode signalen versterken, zodat deze kan worden gebruikt in oscillatoren en versterkers. Maar de Gunn-diode-oscillatoren worden het meest gebruikt.Kenmerken van Gunn DiodeHier is het negatieve weerstandsgebied in de Gunn-diode niets anders dan zodra de stroom toeneemt, de spanning daalt. Door deze fase-omkering kan de diode werken als een oscillator en een versterker. De stroomstroom in deze diode neemt toe door de gelijkspanning. Aan een bepaald einde zal de stroomstroom beginnen af ​​​​te nemen, dus dit wordt een piekpunt of drempelpunt genoemd. Zodra het drempelpunt is overschreden, zal de stroomstroom beginnen te verminderen om een ​​negatief weerstandsgebied binnen de diode te creëren. Werkingsmodi van Gunn Diode De werking van een Gunn-diode kan in vier modi worden uitgevoerd, waaronder de volgende. Gunn-oscillatiemodus Stabiele versterking ModelLSA-oscillatiemodus Bias Circuit-oscillatiemodus Gunn-oscillatiemodus De Gunn-oscillatiemodus kan worden gedefinieerd in het gebied waar de som van de frequentie kan worden vermenigvuldigd met 107 cm/s lengtes. De som van doping kan vermenigvuldigd worden door de lengte groter te maken dan 1012/cm2. In dit gebied is de diode niet stabiel vanwege de vorming van cyclisch ofwel het hoge velddomein en de accumulatielaag. Stabiele versterkingsmodus Dit soort modus kan worden gedefinieerd in het gebied waar de som van frequentie maal lengte 107 cm/sec is en de dopingproductlengte voor tijdbereiken van 1011 & 1012/cm2.LSA-oscillatiemodusDit soort modus kan worden gedefinieerd in het gebied waar de som van tijden lengte van frequentie 107 cm/s is en het dopingquotiënt kan worden gedeeld door de frequentiebereiken van 2 × 104 & 2 × 105. Bias Circuit Oscillation Mode Dit soort modus gebeurt gewoon zodra er LSA- of Gunn-oscillatie plaatsvindt. Over het algemeen is het het gebied waar het tijdslengteproduct van frequentie erg klein is om in de figuur te verschijnen. Zodra de voorspanning van een bulkdiode tot de drempel is gedaan, daalt de gemiddelde stroom plotseling wanneer de oscillatie van Gunn begint. Gunn Diode Oscillator Circuit Het schakelschema van het Gunn-diode-oscillatorcircuit wordt hieronder weergegeven. De toepassing van het Gunn-diodediagram toont een negatief weerstandsgebied. De negatieve weerstand door strooicapaciteit en loodinductantie kan oscillaties tot gevolg hebben.Gunn Diode Oscillator Circuit In de meeste gevallen zullen de ontspannende oscillaties een enorme amplitude hebben die de diode zal beschadigen. Er wordt dus een grote condensator over de diode gebruikt om deze storing te voorkomen. Deze eigenschap wordt voornamelijk gebruikt om oscillatoren te ontwerpen bij hogere frequenties die variëren van GHz tot THz-banden. Hier kan de frequentie worden geregeld door een resonator toe te voegen. In het bovenstaande circuit is het samengevoegde circuitequivalent een golfgeleider of coaxiale transmissielijn. Hier zijn GaAs Gunn-diodes toegankelijk voor gebruik dat varieert van 10 GHz - 200 GHz bij 5 MW - 65 MW vermogen. Deze diodes kunnen ook als versterkers worden gebruikt. Voordelen De voordelen van de Gunn-diode zijn de volgende. Deze diode is klein en draagbaar, waardoor de kosten van deze diode lager zijn. Bij hoge frequenties is deze diode stabiel en betrouwbaar. -signaalverhouding (NSR) omdat het beschermd is tegen geluidshinder. Het bevat een hoge bandbreedte. Nadelen. De nadelen van de Gunn-diode zijn onder meer: ​​De temperatuurstabiliteit van deze diode is slecht. efficiëntie is laag onder 10 GHz. Zet de spanning van dit apparaat aan is hoog FM-ruis is hoog voor specifieke toepassingen Het afstemmingsbereik is hoog Toepassingen De toepassingen van Gunn-diode omvatten het volgende. Deze diodes worden gebruikt als oscillatoren en versterkers. Het wordt gebruikt in micro-elektronica zoals regelapparatuur Deze worden gebruikt in militaire, commerciële radarbronnen en radiocommunicatie. Deze diode wordt gebruikt in gepulseerde Gunn-diodegeneratoren. In de micro-elektronica worden deze diodes gebruikt als snelle besturingsapparaten voor laserstraalmodulatie. Gebruikt in politieradars. toerentellersHet wordt gebruikt als pompbronnen binnen parametrische versterkersGebruikt in sensoren om verschillende systemen te detecteren, zoals het openen van een deur, het detecteren van overtredingen en voetgangersveiligheid, enz.Het wordt gebruikt in non-stop golf-dopplerradars.Het wordt veel gebruikt in zenders van microgolfrelaisdatalinkHet wordt gebruikt in elektronische oscillatoren voor het genereren van microgolffrequenties Dit gaat dus allemaal over een overzicht van de Gunn-diode en de werking ervan. Dit soort diodes worden ook wel TED (Transferred Electronic Device) genoemd. Over het algemeen worden deze gebruikt voor hoogfrequente oscillaties. Hier is een vraag voor jou, wat is het Gunn-effect?

Laat een bericht achter 

Message List