Wat is IMPATT-diode: constructie en zijn werking?

Het concept van de IMPATT-diode werd in 1954 uitgevonden door William Shockley. Dus breidde hij het idee voor het produceren van een negatieve weerstand uit met behulp van een mechanisme zoals looptijdvertraging. Hij stelde voor dat de injectietechniek voor ladingsdragers binnen een PN-overgang voorwaarts gericht is en publiceerde zijn gedachte in het Technical Journal of Bell Systems in 1954 en getiteld met de naam 'Negative Resistance Occurring from Transit Time within Semiconductor Diodes'. verlengd tot 1958 toen Bell Laboratories zijn P+ NI N+ diodestructuur implementeerde en daarna werd het Read-diode genoemd. Daarna werd in het jaar 1958 een technisch tijdschrift gepubliceerd met de titelnaam "een voorgestelde hoogfrequente, negatieve weerstandsdiode". In het jaar 1965 werd de eerste praktische diode gemaakt en werden de eerste oscillaties waargenomen. De diode die voor deze demonstratie wordt gebruikt, is gemaakt van silicium met een P+N-structuur. Later werd de werking van de leesdiode geverifieerd en daarna werd in 1966 aangetoond dat een PIN-diode werkte. Wat is IMPATT-diode? De volledige vorm van IMPATT-diode is IMPatt-ionisatie Avalanche Transit-Time. Dit is een extreem krachtige diode die wordt gebruikt in microgolftoepassingen. Over het algemeen wordt het gebruikt als versterker en oscillator bij microgolffrequenties. Het werkfrequentiebereik van de IMPATT-diode varieert van 3 - 100 GHz. Over het algemeen genereert deze diode negatieve weerstandskarakteristieken en werkt dus als een oscillator bij microgolffrequenties voor het genereren van signalen. Dit komt voornamelijk door het looptijdeffect en impactionisatie lawine-effect. De classificatie van IMPATT-diodes kan op twee manieren worden uitgevoerd, namelijk enkele drift en dubbele drift. Apparaten met enkele drift zijn P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. P+ om in NN+ te injecteren met een verzadigingssnelheid. Maar de gaten die vanuit het gebied van NN+ zijn geïnjecteerd, drijven niet af, wat single drift devices wordt genoemd. Het beste voorbeeld van apparaten met dubbele drift is P+PNN+. In dit soort apparaten, wanneer de PN-junctie dicht bij een lawinedoorslag staat, kan de elektronendrift worden gedaan door het NN + -gebied, terwijl de gaten door het PP + -gebied drijven, dat bekend staat als apparaten met dubbele drift. Kenmerken De belangrijkste kenmerken van de IMPATT-diode omvat het volgende. De werkfrequentie varieert van 3 GHz tot 100 GH. Het werkingsprincipe van de IMPATT-diode is lawinevermenigvuldiging. Het uitgangsvermogen is 1 W CW en hoger dan 400 watt gepulst. Efficiëntie is 3% CW en 60% gepulseerd onder 1 GHz. Krachtiger in vergelijking met de GUNN-diode. Het ruiscijfer is 30dbIMPATT-diodeconstructie en werkingDe constructie van de IMPATT-diode wordt hieronder weergegeven. Deze diode omvat vier gebieden zoals P+-NI-N+. De structuur van zowel de PIN-diode als de IMPATT is hetzelfde, maar het werkt op een extreem hoge spanningsgradiënt van ongeveer 400 KV/cm om een ​​lawinestroom op te wekken. Meestal worden verschillende materialen zoals Si, GaAs, InP of Ge voornamelijk gebruikt voor de constructie ervan. IMPATT Diode Constructie In vergelijking met een normale diode heeft deze diode een iets andere structuur omdat; een normale diode zal kapot gaan in een lawinetoestand. Omdat de enorme hoeveelheid stroomopwekking de warmteontwikkeling erin veroorzaakt. Dus bij microgolffrequenties wordt afwijking in structuur voornamelijk gebruikt om RF-signalen te genereren. Over het algemeen wordt deze diode gebruikt in microgolfgeneratoren. Hier wordt een DC-voeding gegeven aan de IMPATT-diode om een ​​uitvoer te genereren die oscilleert zodra een geschikt afgestemd circuit binnen het circuit wordt gebruikt. De uitvoer van het IMPATT-circuit is consistent en relatief hoog in vergelijking met andere microgolfdiodes. Maar het produceert ook een groot bereik aan faseruis, wat betekent dat het vaker wordt gebruikt in eenvoudige zenders dan lokale oscillatoren in ontvangers waar de prestatie van faseruis normaal gesproken groter is. Deze diode werkt met een redelijk hoge spanning, zoals 70 volt of hoger. Deze diode kan de toepassingen beperken door middel van faseruis. Desalniettemin zijn deze diodes vooral aantrekkelijke alternatieven voor microgolfdioden voor verschillende regio's.IMPATT Diode Circuittoepassing van IMPATT-diode wordt hieronder weergegeven. Over het algemeen wordt dit soort diode voornamelijk gebruikt bij frequenties boven 3 GHz. Het valt op dat telkens wanneer een afgestemd circuit wordt gegeven met een spanning in het gebied van de doorslagspanning naar de IMPATT, er oscillatie zal optreden. In vergelijking met andere diodes gebruikt deze diode een negatieve weerstand en is deze diode in staat een groot bereik van vermogen meestal tien watt of meer op basis van het apparaat. De werking van deze diode kan worden gedaan vanuit een voeding met behulp van een stroombegrenzingsweerstand. De waarde hiervan beperkt de stroomstroom tot de noodzakelijke waarde. De stroom wordt geleverd door een RF-smoorspoel om de DC te scheiden van het RF-signaal. IMPATT-diodecircuit De IMPATT-microgolfdiode is buiten het afgestemde circuit geplaatst, maar normaal gesproken kan deze diode in een golfgeleiderholte worden geplaatst die het noodzakelijke afgestemde circuit geeft. Wanneer de voedingsspanning wordt gegeven, zal het circuit slingeren. Het belangrijkste nadeel van de IMPATT-diode is de werking ervan, omdat deze een groot bereik aan faseruis genereert als gevolg van het mechanisme van lawinedoorslag. Deze apparaten maken gebruik van Gallium Arsenide (GaAs) technologie die veel beter is in vergelijking met Silicium. Dit is het resultaat van de zeer snellere ionisatiecoëfficiënten voor ladingsdragers. Verschil tussen IMPATT en Trapatt-diode Het belangrijkste verschil tussen IMPATT en Trapatt-diode op basis van verschillende specificaties wordt hieronder besproken. Specificaties IMPATT-diode TRAPATT-diode Bedrijfsfrequentie 0.5 - 100 GHz 1 - 10 GHz Bandbreedte 1/10e van RF-centrumfrequentie - efficiëntie 60 % in gepulste modus & 3% in CW Gepulste modus is 20 – 60% Uitgangsvermogen1 Watt (CW) 400 Watt (gepulseerd) Meer dan 100 Watt Geluidscijfer 30 dB60 dB Basishalfgeleiders Si, InP, Ge, GaAs Si Constructie N + PIP + omgekeerde bias PN Junction P + NN ++ of N + P P + Reverse Bias PN JunctionHarmonicsLaagSterkRobuustheidJaJaGrootteKleinKleinToepassingOscillator, VersterkerOscillatorIMPATT-diodekarakteristiekenDe kenmerken van de IMPATT-diode omvatten het volgende.Het werkt in omgekeerde bias-conditie.De materialen die worden gebruikt om deze diodes te vervaardigen zijn InP, Si & GaAs.Deze zijn compact en betrouwbaarHet genereert een negatief weerstandsgebied vanwege de effecten van een lawine en transittijd. In vergelijking met Gunn-diodes bieden deze ook een hoog o / p-vermogen en ruis, dus gebruikt in ontvangers voor lokale oscillatoren. Het faseverschil tussen stroom en spanning is 180 graden. Hier is de fasevertraging met 90 graden voornamelijk vanwege het lawine-effect, terwijl de resterende hoek het gevolg is van de transittijd. Deze worden voornamelijk gebruikt waar het hoge uitgangsvermogen nodig is, zoals oscillatoren en versterkers. Het uitgangsvermogen van deze diode ligt in het bereik van millimeters -golffrequentie. Bij minder frequenties is het uitgangsvermogen omgekeerd evenredig met de frequenties, terwijl het bij hoge frequenties omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de frequentie. Voordelen De voordelen van de IMPATT-diode zijn onder andere: het geeft een groot werkbereik. Het formaat is klein. Deze zijn zuinig. Bij hoge temperaturen geeft het een betrouwbare werking. uitstekende microgolfgeneratoren. Voor het microgolftransmissiesysteem kan deze diode een draaggolfsignaal genereren. Nadelen De nadelen van de IMPATT-diode zijn onder meer: ​​het geeft een kleiner afstembereik. snelheid van het genereren van elektron-gatparen kan een hoge ruisgeneratie veroorzaken. Voor operationele omstandigheden reageert het. Als er niet goed op wordt gelet, kan het beschadigd raken vanwege de enorme elektronische reactantie. In vergelijking met TRAPATT biedt het minder efficiëntie De IMPATT het afstembereik van de diode is niet zo goed als de Gunn-diode. generatoren. Deze worden gebruikt in continue golfradars, elektronische tegenmaatregelen en microgolfverbindingen. Deze worden gebruikt voor versterking door middel van negatieve weerstand. Deze diodes worden gebruikt in parametrische versterkers, microgolfoscillatoren, microgolfgeneratoren. En ook gebruikt in telecommunicatiezenders, inbraakalarmsystemen en ontvangers. Gemoduleerde uitgangsoscillatorCW Doppler RadarzenderMicrogolfgeneratorZenders van FM-telecommunicatieOntvanger LOInbraakalarmnetwerkParametrische versterkerDit gaat dus allemaal over een overzicht van IMPATT-diode, constructie, werking, verschillen en zijn toepassingen. Deze halfgeleiderapparaten worden gebruikt voor het genereren van krachtige microgolfsignalen met een frequentiebereik van 3 GHz tot 100 GHz. Deze diodes zijn van toepassing op alarmen met minder vermogen en radarsystemen.

Laat een bericht achter 

Message List