Gunn Diode - Tikinti və İşləmə

GaAs yarımkeçirici materiallarda, elektronlar yüksək kütləli aşağı sürət və aşağı kütləli yüksək sürət kimi iki vəziyyətdə mövcuddur. Müvafiq bir elektrik sahəsinin tələbi ilə elektronlar aşağı kütlə halından yüksək kütlə halına keçmək məcburiyyətində qalırlar. Bu xüsusi vəziyyətdə, elektronlar bir qrup meydana gətirə və ardıcıl bir sürətlə hərəkət edə bilər ki, bu da bir sıra impulslarda cərəyan axmasına səbəb ola bilər. Buna görə də Gunn diodlarının istifadə etdiyi Gunn Effect olaraq bilinir. Bu diodlar TED ailəsinin ən yaxşı və ən çox satılan cihazlarıdır (köçürülmüş elektron cihazlar). Bu tip diodlar, toplu GaAs (Gallium Arsenide) mənfi müqavimət xüsusiyyətlərinə malik mikrodalğalı çeviricilər üçün DC kimi istifadə olunur və mürəkkəb sxemlərin aradan qaldırılması üçün tipik, sabit bir gərginlik enerji təchizatına, daha az empedansa ehtiyac duyurlar. Bu məqalədə bir Gunn diodunun ümumi görünüşü müzakirə olunur. Gunn Diode nədir? Bu diod, yüksək tezliklərdə cərəyan yaratmaq üçün mənfi müqavimət xüsusiyyətindən istifadə edir. Bu diod əsasən 1 GHz ətrafında mikrodalğalı siqnallar və 100 GHz ətrafında RF tezlikləri istehsal etmək üçün istifadə olunur. Gunn diodları TED (köçürülmüş elektron qurğular) kimi də tanınır. Bir diod olsa da, cihazlarda PN qovşağı yoxdur, lakin Gunn Effect adlı bir təsir var. Gunn Diode Bu təsir ixtiraçı JB Gunn əsasında quruldu. Bu diodların istifadəsi çox sadədir, mikrodalğalı RF siqnalları yaratmaq üçün aşağı qiymətli bir texnika meydana gətirir və tez-tez asan rezonanslı bir boşluq yaratmaq üçün dalğa aparatına yerləşdirilir. Gunn diod simvolu aşağıda göstərilmişdir.Gunn Diodu İnşaatı Gunn diodunun istehsalı N tipli yarımkeçirici ilə edilə bilər. Ən çox istifadə olunan materiallar GaAs (gallium Arsenide) & InP (Indium Phosphide) və digər materiallar Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb kimi istifadə edilmişdir. N tipli materialdan istifadə etmək vacibdir, çünki köçürülmüş elektron, p tipli materialda olan deşiklərə deyil, elektronlara uyğundur. Bu cihazda yuxarı, aşağı və orta sahələr adlanan 3 əsas bölgə var.Bu diodun istehsalının ümumi üsulu, dejenere n+ substratda epitaksial təbəqə yetişdirməkdir. Aktiv təbəqənin qalınlığı bir neçə mikrondan 100 mikrona qədərdir və bu təbəqənin dopinq səviyyəsi 1014cm-3 ilə 1016cm-3 arasında dəyişir. Ancaq bu dopinq səviyyəsi cihazın yuxarı və aşağı bölgələri üçün istifadə edilən əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır. Lazım olan tezliyə əsasən, qalınlıq dəyişəcək. N+ qatının çökməsi, epitaksial olaraq ion implantasiyası yolu ilə əlavə edilə bilər. Bu cihazın yuxarı və aşağı kimi hər iki sahəsi də n+ materialı təmin etmək üçün dərindən dopinglənir. Bu, cihaza qoşulmaq üçün lazım olan yüksək keçiricilik bölgələrini verir. Ümumiyyətlə, bu qurğular bir telin bağlandığı dayaq üzərində yerləşdirilir. Bu dəstək, istiliyi aradan qaldırmaq üçün təhlükəli olan bir soyuducu kimi də işləyə bilər. Diodun digər terminal bağlantısı zirvənin səthinə yığılmış qızıl bir əlaqə vasitəsi ilə edilə bilər. Burada qızıl əlaqə yüksək keçiriciliyi və nisbi sabitliyi səbəbindən lazımdır. İstehsal edərkən, maddi cihaz qüsursuz olmalıdır və son dərəcə ardıcıl bir dopinq ehtiva etməlidir. InP & GaAs kimi bəzi materiallarda, materialın içərisindəki elektrik sahəsi vasitəsilə bir eşik səviyyəsinə çatıldıqda, elektronların hərəkətliliyi eyni anda azalacaq. Elektrik sahəsi gücləndikdə mənfi müqavimət yaranacaq. GaAs materialı üçün elektrik sahəsinin intensivliyi mənfi elektrodda əhəmiyyətli dəyərə çatdıqda aşağı elektron hərəkətlilik bölgəsi əmələ gələ bilər. Bu bölgə, orta elektron sürətindən +Ve elektroduna keçir. Gunn diodunun CV xüsusiyyətlərində mənfi müqavimət bölgəsi var. Mənfi GaAs elektrodu ilə əhəmiyyətli bir dəyər əldə edildikdən sonra, aşağı elektronların hərəkətliliyi ilə bir bölgə olacaq. Bundan sonra müsbət elektroda keçəcək. Mənfi elektroddakı müsbət elektrod vasitəsilə güclü bir elektrik sahəsi sahəsinə qovuşduqdan sonra, daha az elektron hərəkətliliyi və eyni zamanda yüksək elektrik sahəsi üçün bölgənin dövri bir növü yenidən yaranmağa başlayacaq. Bu hadisənin dövri xarakteri 100 GHz tezliyi olan salınımlar yaradır. Bu dəyər aşıldıqda, salınımlar sürətlə yox olmağa başlayacaq.Xarakteristikalar Gunn diodunun xüsusiyyətləri aşağıda göstərilən VI xarakterik əyrisində mənfi müqavimət sahəsi göstərir. Beləliklə, bu bölgə diodun siqnalları gücləndirməsinə imkan verir, buna görə osilator və gücləndiricilərdə istifadə edilə bilər. Ancaq Gunn diod osilatörləri ən çox istifadə olunur.Gunn Diodun xüsusiyyətləri Burada, Gunn diodundakı mənfi müqavimət sahəsi cərəyan axını artdıqdan sonra geriliyin azalmasından başqa bir şey deyil. Bu faza tərs diodun bir osilatör və gücləndirici kimi işləməsinə imkan verir. Bu dioddakı cərəyan DC gərginliyi ilə artır. Müəyyən bir zamanda, cərəyan axını azalmağa başlayacaq, buna görə pik nöqtəsi və ya eşik nöqtəsi deyilir. Eşik nöqtəsi keçildikdən sonra, cərəyan axını diodda mənfi bir müqavimət bölgəsi yaratmaq üçün azalmağa başlayacaq. Gunn Diodun İşləmə Modları Bir Gunn diodunun işləməsi aşağıdakıları ehtiva edən dörd rejimdə edilə bilər. ModeLSA Salınım rejimiBias Dövrə Salınım rejimiGunn Salınım rejimiGunn salınım rejimi, tezliyin cəminin 107 sm/s uzunluqlarla vurula biləcəyi sahədə təyin edilə bilər. Dopinq məbləği 1012/sm2 -dən yüksək olduqda vurula bilər. Bu bölgədə, ya yüksək sahə sahəsinin, ya da yığım qatının meydana gəlməsi səbəbiylə diod sabit deyil. Sabit Gücləndirmə Modu Bu cür rejim, tezliklərin uzunluğunun cəmi 107 sm/san olduğu sahədə təyin edilə bilər. 1011 və 1012/sm2 aralığında dopinq məhsulu uzunluğu. LSA Salınım Modu Bu cür rejim tezliyin uzunluğunun cəmi 107 sm/s olduğu və dopinq nisbətinin tezlik aralığına bölünə biləcəyi sahədə təyin edilə bilər. 2 × 104 və 2 × 105 -dən.Bias Circuit Salınım rejimiBu rejim yalnız LSA və ya Gunn salınması olduqda baş verir. Ümumiyyətlə, vaxtın tezlik məhsulunun rəqəm daxilində görünmək üçün çox kiçik olduğu sahədir. Toplu bir diodun yalnışlığı eşik həddinə çatdırıldıqdan sonra, Gunn salınması başladıqda, orta cərəyan birdən -birə azalır. Gunn diod diaqramının tətbiqi mənfi müqavimət bölgəsini göstərir. Sahibsiz kapasitans və qurğuşun endüktansı vasitəsilə mənfi müqavimət salınımlarla nəticələnə bilər.Gunn Diode Osilatör Devresi Əksər hallarda, rahatlama tərzinə diodun zədələnməsinə səbəb olacaq böyük bir amplitüd daxildir. Bu uğursuzluğun qarşısını almaq üçün diod boyunca böyük bir kondansatör istifadə olunur. Bu xüsusiyyət əsasən GHz -dən THz diapazonuna qədər olan yüksək tezliklərdə osilatorların dizaynında istifadə olunur. Burada bir rezonator əlavə etməklə tezliyi idarə etmək olar. Yuxarıda göstərilən dövrədə, toplu dövrə ekvivalenti dalğa aparatı və ya koaksiyal ötürmə xəttidir. Burada GaAs Gunn diodları 10 GVt -200 MW gücündə 5 GHz - 65 GHz arasında dəyişən iş üçün əlçatandır. Bu diodlar gücləndirici kimi də istifadə edilə bilər. Üstünlüklər Gunn diodunun üstünlüklərinə aşağıdakılar daxildir. Bu diyot kiçik ölçüdə və portativ olaraq mövcuddur Bu diodun qiymətinin daha az olması Yüksək tezliklərdə bu diod sabit və etibarlıdır Yüksək səs-küyə malikdir -Sinyal nisbəti (NSR), çünki səs -küy narahatlığından qorunur. Yüksək bant genişliyinə daxildir Dezavantajları Gunn diodunun dezavantajları aşağıdakıları əhatə edir. Bu diodun temperatur sabitliyi zəifdir Bu cihazın işləmə cərəyanı, buna görə də enerji dağılımı yüksəkdir. Gunn diod səmərəliliyi 10GHz -dən aşağıdır.Bu cihazın gərginliyi çox yüksəkdirFM səs -küyü xüsusi tətbiqlər üçün yüksəkdir.Tuning aralığı yüksəkdir.Tətbiqlər Gunn diodunun tətbiqlərinə aşağıdakılar daxildir. Bu diodlar osilator və gücləndirici olaraq istifadə olunur. Bunlar hərbi, ticari radar mənbələrində və radio rabitəsində istifadə olunur. Bu diod pulslu Gunn diod genində istifadə olunur. Mikroelektronikada bu diodlar lazer şüası modulyasiyası üçün sürətli idarəetmə qurğuları kimi istifadə olunur. Polis radarlarında istifadə olunur. Bu diodlar takometrlərdə tətbiq olunur. Parametrik gücləndiricilərdə nasos mənbələri kimi istifadə olunur. & piyada təhlükəsizliyi və s. Bu, fasiləsiz dalğa doppler radarlarında istifadə olunur. Mikrodalğalı röle məlumat bağlantısının ötürücülərində geniş istifadə olunur. Mikrodalğalı tezliklərin istehsalı üçün elektronik osilatorlarda istifadə olunur. Bu tip diodlara TED (Transfered Electronic Device) də deyilir. Ümumiyyətlə, bunlar yüksək tezlikli salınımlar üçün istifadə olunur. Burada bir sual var, Gunn Effect nədir?

Mesaj yaz 

Message siyahısı