Gunn Diyot Nedir: İnşaat ve Çalışması

GaAs yarı iletken malzemelerinde elektronlar, yüksek kütleli düşük hız ve düşük kütleli yüksek hız gibi iki durumda bulunur. Yeterli bir elektrik alanının talebiyle, elektronlar düşük kütle durumundan yüksek kütle durumuna geçmeye zorlanır. Bu özel durumda, elektronlar bir grup oluşturabilir ve bir dizi darbede akımın akmasına neden olabilecek tutarlı bir hızda hareket edebilir. Bu, Gunn diyotları tarafından kullanılan Gunn Etkisi olarak bilinir. Bu diyotlar, TED ailesinden (aktarılan elektron cihazları) en iyi ve en sık bulunan cihazlardır. Bu tip diyotlar, toplu GaAs'ın (Galyum Arsenid) negatif direnç özelliklerine sahip DC'den mikrodalgaya dönüştürücüler gibi kullanılır ve karmaşık devrelerin ortadan kaldırılabilmesi için tipik, kararlı bir voltaj güç kaynağına, daha az empedansa ihtiyaç duyarlar. Bu makalede Gunn diyotuna genel bir bakış anlatılmaktadır. Gunn Diyodu nedir? Gunn diyotu, elektronlar gibi çoğunluk yük taşıyıcıları içerdiğinden N-tipi yarı iletken ile yapılır. Bu diyot, yüksek frekanslarda akım üretmek için negatif direnç özelliğini kullanır. Bu diyot esas olarak 1 GHz civarında mikrodalga sinyalleri ve 100 GHz civarında RF frekansları üretmek için kullanılır. Gunn diyotları ayrıca TED (aktarılan elektron cihazları) olarak da bilinir. Bir diyot olmasına rağmen, cihazların bir PN bağlantısı yoktur, ancak Gunn Etkisi adı verilen bir efekt içerir. Gunn DiodeBu efekt, mucit JB Gunn'a dayanarak adlandırılmıştır. Bu diyotların kullanımı çok basittir, mikrodalga RF sinyalleri üretmek için düşük maliyetli bir teknik oluştururlar ve kolay bir rezonans boşluğu oluşturmak için sıklıkla bir dalga kılavuzuna yerleştirilirler. Gunn diyot sembolü aşağıda gösterilmiştir.Symbol Gunn Diyot Yapısı Gunn diyotun üretimi, N tipi bir yarı iletken ile yapılabilir. En sık kullanılan malzemeler GaAs (galyum Arsenid) & InP (İndiyum Fosfit) olup, Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb gibi diğer malzemeler kullanılmıştır. transfer edilen elektron, p-tipi bir malzemede bulunan deliklere değil, elektronlara uygundur. Bu cihazda üst, alt ve orta alanlar olarak adlandırılan 3 ana bölge bulunmaktadır.Yapı Bu diyotu üretmenin genel yöntemi, dejenere bir n+ substrat üzerinde epitaksiyel katman büyütmektir. Aktif tabakanın kalınlığı birkaç mikrondan 100 mikrona kadar değişir ve bu tabakanın doping seviyesi 1014cm-3 ile 1016cm-3 arasında değişir. Ancak bu doping seviyesi, cihazın üst ve alt bölgeleri için kullanılan önemli ölçüde düşüktür. Gerekli frekansa bağlı olarak kalınlık değişecektir. n+ tabakasının birikmesi epitaksiyel olarak, aksi halde iyon implantasyonu yoluyla katkılı olarak yapılabilir. Bu cihazın üst ve alt gibi her iki alanı da n+ malzeme sağlamak için derin katkılıdır. Bu, cihaza yönelik bağlantılar için gerekli olan gerekli yüksek iletkenlik bölgelerini verir. Genellikle bu cihazlar, bir tel bağlantısının yapıldığı iletken destek üzerine yerleştirilir. Bu destek, ısıyı uzaklaştırmak için tehlikeli olan bir ısı emici gibi de çalışabilir. Diyotun diğer terminal bağlantısı, pinnacle yüzeyine yerleştirilen altın bir bağlantı ile yapılabilir. Burada, yüksek iletkenliği ve bağıl kararlılığı nedeniyle altın bağlantı gereklidir. İmalat sırasında malzeme cihazı hatasız olmalı ve ayrıca son derece tutarlı bir doping aralığı içermelidir. Gunn Diyot Çalışması Gunn diyotunun çalışma prensibi esas olarak Gunn Etkisine bağlıdır. InP ve GaAs gibi bazı malzemelerde, malzeme içindeki bir elektrik alanı aracılığıyla bir eşik düzeyine ulaşıldığında, elektronların hareketliliği aynı anda azalacaktır. Elektrik alanı arttığında, negatif direnç üretilecektir. GaAs malzemesi için bir elektrik alanının yoğunluğu, negatif elektrot üzerindeki önemli değerine ulaştığında, düşük elektron hareketlilik bölgesi oluşturulabilir. Bu bölge ortalama elektron hızıyla +Ve elektroduna doğru hareket eder.Gunn diyotu CV özelliklerinde negatif bir direnç bölgesi içerir. Negatif GaAs elektrotu aracılığıyla anlamlı değere ulaşıldığında, düşük elektronların hareketliliği yoluyla bir bölge olacaktır. Bundan sonra, pozitif elektrota geçecektir. Negatif elektrot üzerindeki pozitif elektrot aracılığıyla güçlü bir elektrik alan alanıyla karşılaştığında, daha az elektron hareketliliği ve yüksek elektrik alanı için bölgenin döngüsel bir türü yeniden oluşmaya başlayacaktır. Bu olayın döngüsel doğası, 100 GHz frekanslarında salınımlar üretir. Bu değer aşıldığında, salınımlar hızla kaybolmaya başlayacaktır. Özellikler Gunn diyot karakteristikleri, aşağıda gösterilen VI karakteristik eğrisinde negatif bir direnç alanı gösterir. Bu bölge diyotun sinyalleri yükseltmesine izin verir, böylece osilatörlerde ve yükselticilerde kullanılabilir. Ancak Gunn diyot osilatörleri en sık kullanılır.Gunn Diyotunun Özellikleri Burada Gunn diyotundaki negatif direnç alanı, akım akışı bir kez arttığında voltajın düşmesinden başka bir şey değildir. Bu faz ters, diyotun bir osilatör ve bir amplifikatör gibi çalışmasına izin verir. Bu diyottaki akım akışı, DC voltajı boyunca artar. Belirli bir uçta akımın akışı azalmaya başlar, bu nedenle buna tepe noktası veya eşik noktası denir. Eşik noktası aşıldığında, diyot içinde negatif bir direnç bölgesi oluşturmak için akım akışı azalmaya başlayacaktır. Gunn Diyotunun Çalışma Modları Bir Gunn diyotunun çalışması, aşağıdakileri içeren dört modda yapılabilir.Gunn Salınım ModuKararlı Amplifikasyon ModelLSA Salınım ModuBias Devresi Salınım ModuTabanca Salınım ModuTabanca salınım modu, frekans toplamının 107 cm/s uzunluklarla çarpılabileceği alanda tanımlanabilir. Doping toplamı, uzunluk 1012/cm2'den daha yüksek olduğu için çarpılabilir. Bu bölgede, diyot, yüksek alan alanı ve birikim katmanında döngüsel oluşumu nedeniyle kararlı değildir. Kararlı Amplifikasyon Modu Bu tür mod, frekans çarpı uzunluk toplamının 107 cm/sn olduğu alanda tanımlanabilir. 1011 & 1012/cm2 zaman aralıkları için doping ürün uzunluğu.LSA Salınım ModuBu tür mod, frekans uzunluklarının toplamının 107 cm/s olduğu alanda tanımlanabilir ve doping katsayısı, frekans aralıklarına bölünebilir. 2×104 ve 2×105'ten. Önyargı Devresi Salınım Modu Bu tür mod, LSA veya Gunn salınımı gerçekleştiğinde gerçekleşir. Genel olarak, zamanın uzunluk çarpımının çok küçük olduğu ve şekil içinde göründüğü alandır. Toplu diyotun eşiğe polarlaması yapıldığında, Gunn salınımı başladığında ortalama akım aniden düşer. Gunn Diyot Osilatör Devresi Gunn diyot osilatör devresinin devre şeması aşağıda gösterilmiştir. Gunn diyot diyagramının uygulanması, negatif bir direnç bölgesi gösterir. Kaçak kapasitans ve kurşun endüktansı yoluyla negatif direnç, salınımlara neden olabilir.Gunn Diyot Osilatör Devresi Çoğu durumda, gevşeme türü salınımlar diyota zarar verecek büyük genlik içerecektir. Bu nedenle, bu arızayı önlemek için diyot boyunca büyük bir kapasitör kullanılır. Bu özellik esas olarak GHz ila THz bantları arasında değişen üst frekanslardaki osilatörleri tasarlamak için kullanılır. Burada frekans rezonatör eklenerek kontrol edilebilir. Yukarıdaki devrede toplu devre eşdeğeri bir dalga kılavuzu veya koaksiyel iletim hattıdır. Burada GaAs Gunn diyotlarına 10 MW – 200 MW güçte 5 GHz – 65 GHz aralığındaki işlemler için erişilebilir. Bu diyotlar amplifikatör olarak da kullanılabilir. Avantajları Gunn diyotunun avantajları arasında aşağıdakiler yer alır. Bu diyot küçük boyutlu ve taşınabilir olarak mevcuttur Bu diyotun maliyeti daha düşüktür Yüksek frekanslarda, bu diyot kararlı ve güvenilirdirGeliştirilmiş gürültüye sahiptir. -Gürültü rahatsızlığından korunduğu için sinyal oranı (NSR).Yüksek bant genişliği içerirDezavantajlarıGunn diyotun dezavantajları aşağıdakileri içerir.Bu diyotun sıcaklık kararlılığı zayıfBu cihazın çalışma akımı, dolayısıyla güç kaybı yüksektir.Gunn diyotu verim 10GHz altında düşüktür. Bu cihazın voltajı yüksektir. Belirli uygulamalar için FM gürültüsü yüksektir Ayar aralığı yüksektir. .Bunlar askeri, ticari radar kaynakları ve radyo iletişiminde kullanılır. Bu diyot darbeli Gunn diyot geninde kullanılır. Rators.Mikroelektronikte bu diyotlar lazer ışını modülasyonu için hızlı kontrol cihazları olarak kullanılır.Polis radarlarında kullanılır.Bu diyotlar takometrelerde kullanılabilir Parametrik yükselteçlerde pompa kaynağı olarak kullanılırSensörlerde kapı açma,izinsiz geçiş algılama gibi farklı sistemleri algılamak için kullanılır & yaya güvenliği, vb. Kesintisiz dalga doppler radarlarında kullanılır. Mikrodalga röle veri bağlantısının vericilerinde yaygın olarak kullanılır. Elektronik osilatörlerinde mikrodalga frekansları üretmek için kullanılır. Bu tür diyotlara TED (Aktarılan Elektronik Cihaz) da denir. Genellikle bunlar yüksek frekanslı salınımlar için kullanılır. İşte size bir soru, Gunn Etkisi nedir?

Mesaj bırakın 

İleti listesi