Η δίοδος είναι ημιαγωγός δύο τερματικών ηλεκτρονικό εξάρτημα που εμφανίζει χαρακτηριστικά μη γραμμικής τάσης ρεύματος. Επιτρέπει το ρεύμα σε μία κατεύθυνση στην οποία η αντίστασή του είναι πολύ χαμηλή (σχεδόν μηδενική αντίσταση) κατά τη διάρκεια της προς τα εμπρός πόλωσης Ομοίως, προς την άλλη κατεύθυνση, δεν επιτρέπει τη ροή του ρεύματος - καθώς προσφέρει πολύ υψηλή αντίσταση (η άπειρη αντίσταση ενεργεί ως ανοιχτό κύκλωμα) κατά την αντίστροφη μεροληψία.

Gunn Diode

ο οι δίοδοι ταξινομούνται σε διαφορετικούς τύπους με βάση τις αρχές και τα χαρακτηριστικά εργασίας τους. Σε αυτές περιλαμβάνονται η γενική δίοδος, η δίοδος Schotty, η δίοδος Shockley, η δίοδος σταθερού ρεύματος, Δίοδος Ζένερ , Δίοδος εκπομπής φωτός, Φωτοδίοδος, Δίοδος σήραγγας, Varactor, σωλήνας κενού, δίοδος λέιζερ, δίοδος PIN, δίοδος Peltier, δίοδος Gunn και ούτω καθεξής. Σε μια ειδική περίπτωση, αυτό το άρθρο συζητά για τη λειτουργία, τα χαρακτηριστικά και τις εφαρμογές του Gunn diode.

Τι είναι η δίοδος Gunn;

Η Gunn Diode θεωρείται ως τύπος δίοδος, παρόλο που δεν περιέχει τυπική σύνδεση PN διόδων όπως οι άλλες διόδους, αλλά αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια. Αυτή η δίοδος ονομάζεται επίσης ως μεταφερόμενη ηλεκτρονική συσκευή. Αυτή η δίοδος είναι μια συσκευή αρνητικής διαφορικής αντίστασης, η οποία χρησιμοποιείται συχνά ως ταλαντωτής χαμηλής ισχύος για τη δημιουργία μικροκύματα . Αποτελείται από μόνο ημιαγωγό τύπου Ν στον οποίο τα ηλεκτρόνια είναι οι πλειοψηφικοί φορείς φόρτισης. Για τη δημιουργία μικρών ραδιοκυμάτων όπως μικροκύματα, χρησιμοποιεί το Gunn Effect.

Δομή Gunn Diode

Η κεντρική περιοχή που φαίνεται στο σχήμα είναι μια ενεργή περιοχή, η οποία έχει κατάλληλα νάρθηκα GaAs τύπου Ν και επιταξιακή στιβάδα με πάχος περίπου 8 έως 10 μικρόμετρα. Η ενεργή περιοχή είναι μεταξύ των δύο περιοχών που έχουν τις ωμικές επαφές. Παρέχεται ψύκτρα για την αποφυγή υπερθέρμανσης και πρόωρης αστοχίας της διόδου και τη διατήρηση των θερμικών ορίων.

“πώς λειτουργεί ένας σωλήνας καθοδικών ακτίνων ”

Για την κατασκευή αυτών των διόδων, χρησιμοποιείται μόνο υλικό τύπου Ν, το οποίο οφείλεται στο φαινόμενο μεταφοράς ηλεκτρονίων που εφαρμόζεται μόνο σε υλικά τύπου Ν και δεν ισχύει για υλικά τύπου Ρ. Η συχνότητα μπορεί να ποικίλλει μεταβάλλοντας το πάχος του ενεργού στρώματος ενώ κάνετε ντόπινγκ.

Εφέ Gunn

Εφευρέθηκε από τον John Battiscombe Gunn στη δεκαετία του 1960 μετά τα πειράματά του στο GaAs (Gallium Arsenide), παρατήρησε έναν θόρυβο στα αποτελέσματα των πειραμάτων του και οφείλει αυτό στη δημιουργία ηλεκτρικών ταλαντώσεων σε συχνότητες μικροκυμάτων από ένα σταθερό ηλεκτρικό πεδίο με μέγεθος μεγαλύτερο από η τιμή κατωφλίου. Ονομάστηκε ως Gunn Effect αφού αυτό ανακαλύφθηκε από τον John Battiscombe Gunn.

Το Gunn Effect μπορεί να οριστεί ως παραγωγή ισχύος μικροκυμάτων (ισχύς με συχνότητες μικροκυμάτων περίπου μερικών GHz) κάθε φορά που η τάση που εφαρμόζεται σε μια συσκευή ημιαγωγών υπερβαίνει την κρίσιμη τιμή τάσης ή την τιμή τάσης κατωφλίου.

Gunn Diode ταλαντωτής

Οι δίοδοι Gunn χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ταλαντωτών για την παραγωγή μικροκυμάτων με συχνότητες που κυμαίνονται από 10 GHz έως THz. Είναι μια συσκευή αρνητικής διαφορικής αντίστασης - ονομάζεται επίσης ως μεταφερόμενη ταλαντωτής συσκευής ηλεκτρονίων - το οποίο είναι ένα συντονισμένο κύκλωμα που αποτελείται από δίοδο Gunn με τάση πόλωσης DC που εφαρμόζεται σε αυτό. Και αυτό ονομάζεται μεροληψία της διόδου σε περιοχή αρνητικής αντίστασης.

Λόγω αυτού, η συνολική διαφορική αντίσταση του κυκλώματος γίνεται μηδέν καθώς η αρνητική αντίσταση της διόδου ακυρώνεται με τη θετική αντίσταση του κυκλώματος με αποτέλεσμα τη δημιουργία ταλαντώσεων.

“πώς να δημιουργήσετε ένα μπλοκαρίσματος σημάτων ”

Ο Gunn Diode λειτουργεί

Αυτή η δίοδος είναι κατασκευασμένη από ένα μόνο κομμάτι Ημιαγωγός τύπου Ν όπως το Gallium Arsenide και το InP (Indium Phosphide). Τα GaAs και ορισμένα άλλα υλικά ημιαγωγών έχουν μια ζώνη επιπλέον ενέργειας στη δομή της ηλεκτρονικής τους ζώνης αντί να έχουν μόνο δύο ζώνες ενέργειας, δηλαδή. ζώνη σθένους και ζώνη αγωγιμότητας όπως τα κανονικά υλικά ημιαγωγών. Αυτά τα GaAs και μερικά άλλα υλικά ημιαγωγών αποτελούνται από τρεις ζώνες ενέργειας και αυτή η επιπλέον τρίτη ζώνη είναι κενή στο αρχικό στάδιο.

Εάν εφαρμοστεί τάση σε αυτήν τη συσκευή, τότε το μεγαλύτερο μέρος της εφαρμοζόμενης τάσης εμφανίζεται σε όλη την ενεργή περιοχή. Τα ηλεκτρόνια από τη ζώνη αγωγιμότητας που έχουν αμελητέα ηλεκτρική αντίσταση μεταφέρονται στην τρίτη ζώνη επειδή αυτά τα ηλεκτρόνια είναι διασπαρμένα από την εφαρμοζόμενη τάση. Η τρίτη μπάντα των GaAs έχει κινητικότητα που είναι μικρότερη από αυτήν της αγωγιμότητας.

Εξαιτίας αυτού, μια αύξηση στην μπροστινή τάση αυξάνει την ισχύ του πεδίου (για τις εντάσεις πεδίου όπου η εφαρμοζόμενη τάση είναι μεγαλύτερη από την τιμή τάσης κατωφλίου), τότε ο αριθμός των ηλεκτρονίων που φθάνουν στην κατάσταση στην οποία αυξάνεται η πραγματική μάζα μειώνοντας την ταχύτητά τους και Έτσι, το ρεύμα θα μειωθεί.

“ρυθμιζόμενο διάγραμμα κυκλώματος τροφοδοσίας ”

Έτσι, εάν αυξηθεί η ισχύς του πεδίου, τότε η ταχύτητα μετατόπισης θα μειωθεί, δημιουργεί μια αρνητική αυξητική περιοχή αντίστασης στη σχέση V-I. Έτσι, η αύξηση της τάσης θα αυξήσει την αντίσταση δημιουργώντας ένα κομμάτι στην κάθοδο και φτάνει στην άνοδο. Όμως, για να διατηρηθεί μια σταθερή τάση, δημιουργείται ένα νέο κομμάτι στην κάθοδο. Ομοίως, εάν η τάση μειωθεί, τότε η αντίσταση θα μειωθεί με την κατάσβεση τυχόν υπάρχουσας φέτας.

Χαρακτηριστικά του Gunn Diode

Τα χαρακτηριστικά σχέσης ρεύματος-τάσης μιας δίοδος Gunn φαίνονται στο παραπάνω γράφημα με την περιοχή αρνητικής αντίστασης. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι παρόμοια με τα χαρακτηριστικά της διόδου σήραγγας.

Όπως φαίνεται στο παραπάνω γράφημα, αρχικά το ρεύμα αρχίζει να αυξάνεται σε αυτήν τη δίοδο, αλλά αφού φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο τάσης (σε μια καθορισμένη τιμή τάσης που ονομάζεται τιμή τάσης κατωφλίου), το ρεύμα μειώνεται πριν αυξηθεί ξανά. Η περιοχή όπου πέφτει το ρεύμα ονομάζεται περιοχή αρνητικής αντίστασης και λόγω αυτού ταλαντεύεται. Σε αυτήν την περιοχή αρνητικής αντίστασης, αυτή η δίοδος ενεργεί τόσο ως ταλαντωτής όσο και ως ενισχυτής, καθώς σε αυτήν την περιοχή, η δίοδος ενεργοποιείται για την ενίσχυση σημάτων.

Εφαρμογές του Gunn Diode

Εφαρμογές Gunn Diode

Χρησιμοποιείται ως ταλαντωτής Gunn για τη δημιουργία συχνοτήτων από 100mW 5GHz έως 1W 35GHz εξόδους. Αυτοί οι ταλαντωτές Gunn χρησιμοποιούνται για ραδιοεπικοινωνίες , στρατιωτικές και εμπορικές πηγές ραντάρ.
Χρησιμοποιείται ως αισθητήρας για την ανίχνευση παραβατών, για την αποφυγή εκτροχιασμού των αμαξοστοιχιών.
Χρησιμοποιείται ως αποτελεσματική γεννήτρια μικροκυμάτων με εύρος συχνοτήτων έως εκατοντάδες GHz.
Χρησιμοποιείται για απομακρυσμένους ανιχνευτές κραδασμών και μέτρηση περιστροφικής ταχύτητας ταχύμετρο .
Χρησιμοποιείται ως γεννήτρια ρεύματος μικροκυμάτων (Pulsed Gunn diode generator).
Χρησιμοποιείται σε πομπούς μικροκυμάτων για να παράγει ραδιοκύματα μικροκυμάτων σε πολύ χαμηλή ισχύ.
Χρησιμοποιείται ως συστατικά γρήγορου ελέγχου στη μικροηλεκτρονική, όπως για τη διαμόρφωση των λέιζερ έγχυσης ημιαγωγών.
Χρησιμοποιείται ως εφαρμογές κύματος κάτω των χιλιοστών πολλαπλασιάζοντας τη συχνότητα ταλαντωτή Gunn με τη συχνότητα διόδου.
Ορισμένες άλλες εφαρμογές περιλαμβάνουν αισθητήρες ανοίγματος πόρτας, συσκευές ελέγχου διεργασίας, λειτουργία φραγμού, προστασία περιμέτρου, συστήματα ασφαλείας πεζών, δείκτες γραμμικής απόστασης, αισθητήρες στάθμης, μέτρηση περιεχομένου υγρασίας και συναγερμούς εισβολέα.

Ελπίζουμε να έχετε μια ιδέα για τη δίοδο Gunn, τα χαρακτηριστικά της δίοδος Gunn, το Gunn Effect, τον ταλαντωτή δίοδος Gunn και τη σύντομη συνεργασία με τις εφαρμογές. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις διόδους Gunn, δημοσιεύστε τα ερωτήματά σας σχολιάζοντας παρακάτω.

Φωτογραφικές μονάδες: