A dióda kétterminálos félvezető elektronikus alkatrészek amely nemlineáris áramfeszültségi jellemzőket mutat. Az áramot olyan irányba engedi meg, amelynél az ellenállása nagyon alacsony (majdnem nulla ellenállás) az előrehaladás során. Hasonlóképpen, a másik irányban nem teszi lehetővé az áram áramlását - mivel a fordított előfeszítés során nagyon nagy ellenállást kínál (a végtelen ellenállás nyitott áramkörként működik).

Gunn dióda

A a diódákat különböző típusokba sorolják működési elveik és jellemzőik alapján. Ide tartoznak a generikus dióda, a Schotty dióda, a Shockley dióda, az állandó áramú dióda, zener dióda , Fénykibocsátó dióda, Fotodióda, Alagútdióda, Varactor, Vákuumcső, Lézerdióda, PIN-dióda, Peltier-dióda, Gunn-dióda stb. Egy speciális eset kapcsán ez a cikk a Gunn-dióda működéséről, jellemzőiről és alkalmazásairól szól.

Mi az a Gunn-dióda?

A Gunn-diódát diódatípusnak tekintik, annak ellenére, hogy nem tartalmaz tipikus PN-dióda-csatlakozást, mint a többi dióda, de két elektródából áll. Ezt a diódát továbbított elektronikus eszköznek is hívják. Ez a dióda negatív differenciálellenállású eszköz, amelyet gyakran kis teljesítményű oszcillátorként használnak előállítására mikrohullámok . Csak N típusú félvezetőből áll, amelyben az elektronok a legtöbb töltéshordozók. Rövid rádióhullámok, például mikrohullámok létrehozásához a Gunn-effektust használja.

Gunn dióda felépítése

Az ábrán látható központi régió egy aktív régió, amely megfelelően adalékolt N-típusú GaA-kat és 8-10 mikrométer vastagságú epitaxiális réteget tartalmaz. Az aktív régió a két ohmos kapcsolattal rendelkező régió között helyezkedik el. A túlmelegedés és a dióda idő előtti meghibásodásának elkerülése és a hőhatárok fenntartása érdekében hűtőbordát biztosítanak.

“analóg -digitális átalakító program ”

Ezeknek a diódáknak a felépítéséhez csak N típusú anyagokat használnak, ami az átvitt elektronhatásnak köszönhető, amely csak az N típusú anyagokra vonatkozik, és nem alkalmazható a P típusú anyagokra. A gyakoriság változtatható az aktív réteg vastagságának változtatásával doppingolás közben.

Gunn Effect

John Battiscombe Gunn találta ki az 1960-as években, miután GaAs-szal (Gallium Arsenide) végzett kísérletei után zajt figyelt meg kísérletei eredményeiben, és ezt annak köszönhette, hogy a mikrohullámú frekvenciákon villamos rezgések keletkeznek, mint a a küszöbérték. Gunn Effect néven nevezték el, miután ezt John Battiscombe Gunn felfedezte.

A Gunn-effektust mikrohullámú energia (néhány GHz körüli mikrohullámú frekvenciájú teljesítmény) előállításaként lehet meghatározni, amikor a félvezető eszközre adott feszültség meghaladja a kritikus feszültséget vagy a küszöbértéket.

Gunn dióda oszcillátor

A Gunn-diódákat oszcillátorok készítésére használják 10 GHz-től THz-ig terjedő frekvenciájú mikrohullámok előállításához. Ez egy negatív differenciálellenállású eszköz - átadásnak is nevezik elektroneszköz oszcillátor - amely egy hangolt áramkör, amely Gunn diódából áll, amelyre DC feszültséget alkalmaznak. Ezt nevezzük úgy, hogy a diódát negatív ellenállási régióvá torzítjuk.

Emiatt az áramkör teljes differenciális ellenállása nulla lesz, mivel a dióda negatív ellenállása megszűnik az áramkör pozitív ellenállásával, ami rezgéseket generál.

“hogy lehet erősítő konvertert készíteni ”

Gunn Dióda műve

Ez a dióda egyetlen darabból áll N típusú félvezető mint például a gallium-arsenid és az InP (indium-foszfid). A GaAs-nak és néhány más félvezető anyagnak egyetlen extra energiasávja van elektronikus sávszerkezetében, ahelyett, hogy csak két energiasávot tartalmazna, nevezetesen. vegyérték sáv és vezetési sáv, mint a normál félvezető anyagok. Ezek a GaA-k és néhány más félvezető anyag három energiasávból áll, és ez a harmadik harmadik sáv a kezdeti szakaszban üres.

Ha feszültséget adunk erre az eszközre, akkor az alkalmazott feszültség nagy része az aktív régióban jelenik meg. Az elhanyagolható elektromos ellenállású vezetési sáv elektronjai átkerülnek a harmadik sávba, mert ezeket az elektronokat az alkalmazott feszültség szétszórja. A GaAs harmadik sávjának mobilitása kisebb, mint a vezetési sávé.

Emiatt az előremenő feszültség növekedése megnöveli a térerősséget (olyan térerősségeknél, ahol az alkalmazott feszültség nagyobb, mint a küszöbfeszültség értéke), majd az elektronok számát, amelyek sebességük csökkentésével elérik azt az állapotot, amelyben a tényleges tömeg nő, és így az áram csökken.

“egy ohmmérő __________ mér egy áramkörben ”

Tehát, ha a térerősség megnő, akkor a sodrási sebesség csökken, ez negatív inkrementális ellenállási régiót hoz létre a V-I összefüggésben. Így a feszültség növekedése növeli az ellenállást, ha szeletet hoz létre a katódnál, és eléri az anódot. De az állandó feszültség fenntartása érdekében egy új szelet jön létre a katódon. Hasonlóképpen, ha a feszültség csökken, akkor az ellenállás csökken a meglévő szeletek kioltásával.

Gunn Dióda jellemzői

Gunn dióda karakterisztika

A Gunn dióda áram-feszültség viszony jellemzőit a fenti grafikon mutatja negatív ellenállási régiójával. Ezek a jellemzők hasonlóak az alagút dióda jellemzőihez.

Amint a fenti grafikon mutatja, kezdetben az áram növekszik ebben a diódában, de miután elérte egy bizonyos feszültségszintet (egy meghatározott feszültségértéknél, amelyet küszöbfeszültség értéknek hívnak), az áram csökken, mielőtt újra növekszik. A régiót, ahol az áram leesik, negatív ellenállási régiónak nevezzük, és emiatt leng. Ebben a negatív ellenállási régióban ez a dióda oszcillátorként és erősítőként egyaránt működik, mivel ebben a régióban a dióda lehetővé teszi a jelek erősítését.

Gunn Dióda alkalmazásai

Gunn dióda alkalmazások

Gunn oszcillátorként használják 100mW 5GHz és 1W 35GHz kimenetek közötti frekvenciák előállítására. Ezeket a Gunn oszcillátorokat használják rádiós kommunikáció , katonai és kereskedelmi radarforrások.
Érzékelőként használják a szabálysértők felderítésére, hogy elkerüljék a vonatok kisiklását.
Használható hatékony mikrohullámú generátorként, akár több száz GHz frekvenciatartománnyal.
Távoli rezgésérzékelőkhöz és forgási sebesség méréshez használják fordulatszámmérők .
Mikrohullámú áramgenerátorként használják (Pulsed Gunn diódagenerátor).
Mikrohullámú távadókban használják mikrohullámú rádióhullámok előállítására nagyon alacsony teljesítmény mellett.
Gyorsan vezérelhető komponensként használják a mikroelektronikában, például félvezető injektáló lézerek modulálásához.
Milliméter alatti hullámalkalmazásként használják a Gunn oszcillátor frekvenciájának és a dióda frekvenciájának szorzásával.
Néhány egyéb alkalmazás magában foglalja az ajtónyitó érzékelőket, a folyamatszabályozó berendezéseket, a sorompó működését, a kerületi védelmet, a gyalogos biztonsági rendszereket, a lineáris távolságjelzőket, a szintérzékelőket, a nedvességtartalom mérését és a behatoló riasztásait.

Reméljük, hogy képet kaptál a Gunn diódáról, a Gunn dióda jellemzőiről, a Gunn effektusról, a Gunn dióda oszcillátorról és annak alkalmazásáról röviden. Ha további információra van szüksége a Gunn diódákkal kapcsolatban, kérjük, tegye meg kérdéseit az alábbi megjegyzésekkel.

Fotók: