IMPATT Diyot Nedir: İnşaat ve Çalışması

IMPATT diyot kavramı aslında 1954 yılında William Shockley tarafından icat edildi. Böylece, geçiş zaman gecikmesi gibi bir mekanizma yardımıyla negatif bir direnç üretme fikrini genişletti. Bir PN eklemi içindeki yük taşıyıcıları için enjeksiyon tekniğini öne sürdü ve 1954'te Teknik Dergisi Bell Systems'da düşüncesini yayınladı ve 'Yarı İletken Diyotlarda Geçiş Süresinden Oluşan Negatif Direnç' başlığıyla yayınladı. 1958 yılına kadar Bell Laboratories'in P+ NI N+ diyot yapısını uygulamasıyla uzatıldı ve bundan sonra Read diyot olarak adlandırıldı. Bundan sonra 1958 yılında, “önerilen bir yüksek frekanslı, negatif dirençli diyot” başlığıyla teknik bir dergi yayınlandı. 1965 yılında ilk pratik diyot yapılmış ve ilk salınımlar gözlemlenmiştir. Bu gösteri için kullanılan diyot, P+N yapılı silikondan yapılmıştır. Daha sonra, Okuma diyotu işlemi doğrulandı ve bundan sonra, 1966 yılında çalışmak için bir PIN diyotu gösterildi. IMPATT Diyot Nedir? IMPATT diyotun tam formu IMPatt iyonizasyon Çığ Geçiş Süresidir. Bu, mikrodalga uygulamalarında kullanılan son derece yüksek güçlü bir diyottur. Genellikle mikrodalga frekanslarında yükseltici ve osilatör olarak kullanılır. IMPATT diyotunun çalışma frekans aralığı 3 – 100 GHz arasındadır. Genel olarak, bu diyot negatif direnç karakteristikleri üretir, dolayısıyla mikrodalga frekanslarında sinyal üretmek için bir osilatör olarak çalışır. Bunun başlıca nedeni, geçiş süresi etkisi ve darbe iyonizasyon çığ etkisidir. IMPATT diyotların sınıflandırılması tekli sürüklenme ve çift sürüklenme olmak üzere iki tipte yapılabilir. Tekli sürüklenme cihazları P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+'dır. P+, doyma hızıyla NN+'ya enjekte edilir. Ancak NN+ bölgesinden enjekte edilen delikler tekli sürüklenme cihazları olarak adlandırılan sürüklenmez. Çift sürüklenme cihazlarının en iyi örneği P+PNN+'dır. Bu tür bir cihazda, PN-bağlantısı bir çığ kırılmasına yakın eğilimli olduğunda, elektron sürüklenmesi NN+ bölgesinden yapılabilirken delikler çift sürüklenme cihazları olarak bilinen PP+ bölgesinden sürüklenir. IMPATT diyotu aşağıdakileri içerir. 3GHz ila 100GH arasında çalışma frekansı aralıkları IMPATT diyotunun çalışma prensibi çığ çarpmasıdırÇıkış gücü 1w CW ve 400watt'ın üzerinde darbelidirVerimlilik 3GHz altında %60 CW ve %1 darbelidirGUNN diyotuna kıyasla daha güçlüGürültü rakamı 30dbIMPATT Diyot Yapısı ve Çalışması IMPATT diyotun yapısı aşağıda gösterilmiştir. Bu diyot, P+-NI-N+ gibi dört bölge içerir. Hem PIN diyotunun hem de IMPATT'ın yapısı aynıdır, ancak çığ akımı oluşturmak için yaklaşık 400KV/cm'lik son derece yüksek bir voltaj gradyanı üzerinde çalışır. Genellikle, yapımında Si, GaAs, InP veya Ge gibi farklı malzemeler kullanılır. IMPATT Diyot Yapısı Normal bir diyot ile karşılaştırıldığında, bu diyot biraz farklı bir yapı kullanır çünkü; normal bir diyot çığ durumunda bozulur. Çünkü mevcut üretimin büyük miktarı, içindeki ısı oluşumuna neden olur. Bu nedenle, mikrodalga frekanslarında, yapıdaki sapma esas olarak RF sinyalleri üretmek için kullanılır. Genellikle bu diyot mikrodalga jeneratörlerinde kullanılır. Burada, devre içinde uygun bir ayarlı devre kullanıldığında salınan bir çıkış üretmek için IMPATT diyotuna bir DC beslemesi verilir. IMPATT devresinin çıkışı, diğer mikrodalga diyotlara kıyasla tutarlı ve nispeten yüksektir. Ancak aynı zamanda yüksek bir faz gürültüsü aralığı üretir, bu da, faz gürültüsü performansının normalde daha önemli olduğu alıcılarda yerel osilatörlerden daha yaygın olarak basit vericilerde kullanıldığı anlamına gelir. Bu diyot, 70 volt veya daha yüksek gibi oldukça yüksek voltajla çalışır. Bu diyot, uygulamaları faz gürültüsü yoluyla sınırlayabilir. Bununla birlikte, bu diyotlar, birçok bölge için mikrodalga diyotlar için temel olarak çekici alternatiflerdir. IMPATT diyotunun IMPATT Diyot Devresi uygulaması aşağıda gösterilmiştir. Genel olarak, bu tür diyot esas olarak 3 GHz'in üzerindeki frekanslarda kullanılır. Ayarlı bir devreye IMPATT'a doğru arıza voltajı bölgesinde bir voltaj verildiğinde osilasyon meydana geleceği fark edilir.Diğer diyotlara kıyasla bu diyot negatif direnç kullanır ve bu diyot yüksek bir aralık üretebilir. güç, cihaza bağlı olarak tipik olarak on watt veya üzeridir. Bu diyotun çalışması, bir akım sınırlama direnci kullanılarak bir kaynaktan yapılabilir. Bunun değeri, akımın akışını gerekli değerle sınırlar. DC'yi RF sinyalinden ayırmak için akım bir RF bobini boyunca sağlanır. IMPATT Diyot Devresi IMPATT mikrodalga diyotu, ayarlanmış devrenin ötesinde düzenlenir, ancak normalde bu diyot, gerekli ayarlanmış devreyi veren bir dalga kılavuzu boşluğu içinde düzenlenebilir. Gerilim beslemesi verildiğinde devre sallanacaktır. IMPATT diyotunun ana dezavantajı, çığ kırılma mekanizması nedeniyle yüksek bir faz aralığı gürültüsü ürettiği için çalışmasıdır. Bu cihazlar, Silikon ile karşılaştırıldığında çok daha iyi olan Galyum Arsenid (GaAs) teknolojisini kullanır. Bu, yük taşıyıcılar için çok daha hızlı iyonizasyon katsayılarından kaynaklanır. IMPATT ve Trapatt Diyot arasındaki fark IMPATT ve Trapatt diyotu arasındaki farklı özelliklere dayalı temel fark aşağıda tartışılmaktadır. ÖzelliklerIMPATT DiyoduTRAPATT DiyotÇalışma Frekansı0.5 – 100GHz1 – 10GHzBant Genişliği1/10 – RF Merkezi 60 Darbeli modda % & CWPulsed modunda %3 %20 – 60Çıkış gücü1Watt(CW) 400Watt(Darbeli)100 Watt'ın üzerindeGürültü Şekil30 dB60 dBBBasic yarı iletkenlerSi, InP, Ge, GaAsSiYapıN+PIP+ ters öngerilim PN BağlantıP+ NN++ veya N+ Bias P+ PN BağlantıHarmoniklerDüşükGüçlüSağlamlıkVarEvetBoyutKüçükTinyUygulamaOsilatör, AmplifikatörOsilatörIMPATT Diyot Özellikleri IMPATT diyotunun özellikleri aşağıdakileri içerir.Bu diyotları üretmek için kullanılan malzemeler InP, Si & GaAs'tır, çünkü bunlar kompakt bir etki alanı oluştururlar. çığ gibi l geçiş süresi olarak. Gunn diyotlarla karşılaştırıldığında, bunlar ayrıca yüksek o/p gücü ve gürültü sağlar, bu nedenle alıcılarda yerel osilatörler için kullanılır. Akım ve voltaj arasındaki faz farkı 180 derecedir. Burada 90 derecelik faz gecikmesi esas olarak çığ etkisinden, kalan açı ise geçiş süresinden kaynaklanmaktadır. Bunlar esas olarak osilatörler ve amplifikatörler gibi yüksek çıkış gücünün gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Bu diyotun sağladığı çıkış gücü milimetre aralığındadır. -dalga frekansı.Daha az frekansta, çıkış gücü frekanslarla ters orantılıyken, yüksek frekanslarda frekansın karesi ile ters orantılıdır.AvantajlarIMPATT diyotun avantajları aşağıdakileri içerir.Yüksek bir çalışma aralığı sağlar. Boyutları küçüktür.Bunlar ekonomiktir.Yüksek sıcaklıkta güvenilir çalışma sağlarDiğer diyotlara göre yüksek güç özellikleri içerir.Amplifikatör olarak kullanıldığı zaman dar bantlı bir cihaz gibi çalışır.Bu diyotlar mükemmel mikrodalga jeneratörleri. Mikrodalga iletim sistemi için bu diyot bir taşıyıcı sinyal üretebilir. Dezavantajları IMPATT diyotunun dezavantajları şunları içerir: daha az ayar aralığı verir.Çeşitli çalışma koşullarına yüksek hassasiyet verir.Çığ bölgesinde elektron-delik çifti oluşum hızı yüksek gürültü oluşumuna neden olabilir.Çalışma koşulları için duyarlıdır.Uygun bakım yapılırsa alınmazsa büyük elektronik reaktansı nedeniyle hasar görebilir. TRAPATT'a kıyasla daha az verim sağlar IMPATT diyotun ayar aralığı Gunn diyotu gibi iyi değildir. Gunn & klystron diyotlara kıyasla daha yüksek aralıklarda sahte gürültü üretir. .Uygulamalar IMPATT diyot uygulamaları aşağıdakileri içerir. Bu tip diyotlar, modülasyonlu çıkış osilatörleri ve mikrodalga jeneratörleri içindeki mikrodalga osilatörleri gibi kullanılır. Bunlar sürekli dalga radarlarında, elektronik karşı önlemlerde ve mikrodalga bağlantılarında kullanılır. Bunlar, negatif direnç yoluyla amplifikasyon için kullanılır. .Bu diyotlar parametrik yükselteçlerde, mikrodalga osilatörlerinde, mikrodalga jeneratörlerinde kullanılır. Ayrıca telekomünikasyon vericilerinde, hırsız alarm sistemlerinde ve alıcılarda da kullanılır. Modülasyonlu Çıkış OsilatörüCW Doppler Radar VericisiMikrodalga JeneratörüFM Telekomünikasyon Alıcısı Vericileri LO Saldırı Alarm AğıParametrik AmplifikatörBu nedenle, bu tamamen IMPATT diyotuna, yapısına, çalışmasına, farklılıklarına ve uygulamalarına genel bir bakışla ilgilidir. Bu yarı iletken cihazlar, 3 GHz ila 100 GHz frekans aralığında yüksek güçlü mikrodalga sinyalleri üretmek için kullanılır. Bu diyotlar, daha az güç alarmına ve radar sistemine uygulanabilir.

Mesaj bırakın 

İleti listesi