Dioda to półprzewodnik z dwoma zaciskami element elektroniczny który wykazuje nieliniowe charakterystyki prądowo-napięciowe. Umożliwia prąd w jednym kierunku, w którym jego rezystancja jest bardzo niska (prawie zerowa rezystancja) podczas polaryzacji do przodu. Podobnie w drugim kierunku nie pozwala na przepływ prądu - ponieważ oferuje bardzo wysoką rezystancję (nieskończony opór działa jak otwarty obwód) podczas odwrotnego polaryzacji.

Dioda Gunna

Plik diody są podzielone na różne typy w oparciu o ich zasady pracy i cechy. Należą do nich dioda generyczna, dioda Schotty, dioda Shockley, dioda stałoprądowa, Dioda Zenera , Dioda elektroluminescencyjna, fotodioda, dioda tunelowa, waraktor, lampa próżniowa, dioda laserowa, dioda PIN, dioda Peltiera, dioda Gunna i tak dalej. W szczególnym przypadku w tym artykule omówiono działanie, właściwości i zastosowania diody Gunna.

Co to jest dioda Gunna?

Dioda Gunna jest uważana za rodzaj diody, mimo że nie zawiera żadnego typowego złącza diody PN, jak inne diody, ale składa się z dwóch elektrod. Ta dioda jest również nazywana przeniesionym urządzeniem elektronicznym. Ta dioda jest urządzeniem o ujemnej rezystancji różnicowej, które jest często używane do generowania jako oscylator małej mocy mikrofale . Składa się tylko z półprzewodnika typu N, w którym elektrony są większością nośników ładunku. Do generowania krótkich fal radiowych, takich jak mikrofale, wykorzystuje efekt Gunna.

Struktura diody Gunna

Centralny obszar pokazany na rysunku to obszar aktywny, który składa się z odpowiednio domieszkowanych GaA typu N i warstwy epitaksjalnej o grubości od około 8 do 10 mikrometrów. Obszar aktywny jest umieszczony pomiędzy dwoma regionami mającymi styki omowe. Dostarczany jest radiator, aby uniknąć przegrzania i przedwczesnej awarii diody oraz utrzymania ograniczeń termicznych.

“dpdt włącz wyłącz włącz ”

Do budowy tych diod używany jest tylko materiał typu N, co ze względu na efekt przenoszonych elektronów dotyczy tylko materiałów typu N i nie ma zastosowania do materiałów typu P. Częstotliwość można zmieniać, zmieniając grubość warstwy aktywnej podczas domieszkowania.

Efekt Gunna

Został wynaleziony przez Johna Battiscombe Gunna w latach 60-tych XX wieku po jego eksperymentach na GaAs (arsenku galu), zauważył on szum w wynikach swoich eksperymentów i zawdzięczał to generowaniu oscylacji elektrycznych przy częstotliwościach mikrofalowych przez stałe pole elektryczne o wielkości większej niż wartość progowa. Został nazwany efektem Gunna po tym, jak został odkryty przez Johna Battiscombe Gunna.

Efekt Gunna można zdefiniować jako wytwarzanie mocy mikrofalowej (mocy o częstotliwościach mikrofal około kilku GHz), gdy napięcie przyłożone do urządzenia półprzewodnikowego przekracza krytyczną wartość napięcia lub wartość progową napięcia.

Oscylator diodowy Gunna

Diody Gunna służą do budowy oscylatorów do generowania mikrofal o częstotliwościach od 10 GHz do THz. Jest to urządzenie ujemnej rezystancji różnicowej - nazywane również jako przeniesione oscylator urządzenia elektronowego - który jest strojonym obwodem składającym się z diody Gunna z przyłożonym do niej napięciem polaryzacji DC. I jest to określane jako popychanie diody do ujemnego obszaru rezystancji.

Z tego powodu całkowita rezystancja różnicowa obwodu staje się zerowa, ponieważ ujemna rezystancja diody znosi się wraz z dodatnią rezystancją obwodu, co powoduje generowanie oscylacji.

“obwód konwertera częstotliwości na napięcie za pomocą wzmacniacza operacyjnego ”

Gunn Diode działa

Ta dioda jest wykonana z jednego kawałka Półprzewodnik typu N. takie jak arsenek galu i InP (fosforek indu). GaAs i niektóre inne materiały półprzewodnikowe mają jedno dodatkowe pasmo energii w swojej elektronicznej strukturze pasmowej zamiast mieć tylko dwa pasma energii, a mianowicie. pasmo walencyjne i pasmo przewodnictwa jak normalne materiały półprzewodnikowe. Te GaA i niektóre inne materiały półprzewodnikowe składają się z trzech pasm energii, a to dodatkowe trzecie pasmo jest puste na początkowym etapie.

Jeśli do tego urządzenia zostanie przyłożone napięcie, większość przyłożonego napięcia pojawia się w aktywnym regionie. Elektrony z pasma przewodnictwa o znikomej rezystywności elektrycznej są przenoszone do trzeciego pasma, ponieważ elektrony te są rozpraszane przez przyłożone napięcie. Trzecie pasmo GaAs ma ruchliwość mniejszą niż pasmo przewodnictwa.

Z tego powodu wzrost napięcia przewodzenia zwiększa natężenie pola (dla natężeń pola, w których przyłożone napięcie jest większe niż wartość napięcia progowego), następnie liczba elektronów osiągających stan, w którym masa efektywna wzrasta, zmniejszając ich prędkość, oraz w ten sposób prąd zmniejszy się.

Tak więc, jeśli natężenie pola zostanie zwiększone, prędkość dryfu zmniejszy się, co spowoduje powstanie ujemnego obszaru przyrostowego oporu w relacji V-I. Zatem wzrost napięcia spowoduje wzrost rezystancji, tworząc warstwę na katodzie i docierając do anody. Ale aby utrzymać stałe napięcie, na katodzie tworzony jest nowy kawałek. Podobnie, jeśli napięcie spadnie, opór zmniejszy się, wygaszając istniejący kawałek.

“siedmiosegmentowy wyświetlacz wspólna anoda ”

Charakterystyka Diody Gunna

Charakterystyka diody Gunna

Charakterystykę zależności prąd-napięcie diody Gunna przedstawiono na powyższym wykresie wraz z obszarem ujemnej rezystancji. Charakterystyka ta jest podobna do charakterystyki diody tunelowej.

Jak widać na powyższym wykresie, początkowo prąd zaczyna wzrastać w tej diodzie, ale po osiągnięciu określonego poziomu napięcia (przy określonej wartości napięcia nazywanej wartością progową), prąd maleje, zanim ponownie wzrośnie. Region, w którym prąd spada, nazywany jest regionem ujemnego oporu i przez to oscyluje. W tym obszarze ujemnej rezystancji dioda ta działa zarówno jako oscylator, jak i wzmacniacz, ponieważ w tym obszarze dioda może wzmacniać sygnały.

Aplikacje Gunn Diode

Zastosowania diody Gunna

Używane jako oscylatory Gunn do generowania częstotliwości w zakresie od 100 mW 5 GHz do 1 W 35 GHz. Te oscylatory Gunn są używane do komunikacja radiowa , wojskowe i komercyjne źródła radarów.
Używane jako czujniki do wykrywania intruzów, aby uniknąć wykolejenia pociągów.
Używane jako wydajne generatory mikrofal o zakresie częstotliwości do setek GHz.
Służy do zdalnych detektorów drgań i pomiaru prędkości obrotowej tachometry .
Używany jako generator prądu mikrofalowego (generator impulsowej diody Gunna).
Używany w nadajnikach mikrofalowych do generowania mikrofalowych fal radiowych przy bardzo niskich mocach.
Używane jako elementy szybko sterujące w mikroelektronice, np. Do modulacji laserów z wtryskiem półprzewodników.
Używany jako aplikacje wykorzystujące fale submilimetrowe poprzez pomnożenie częstotliwości oscylatora Gunna przez częstotliwość diody.
Niektóre inne zastosowania obejmują czujniki otwarcia drzwi, urządzenia sterujące procesem, działanie bariery, ochronę obwodową, systemy bezpieczeństwa pieszych, liniowe wskaźniki odległości, czujniki poziomu, pomiar wilgotności i alarmy włamaniowe.

Mamy nadzieję, że masz pojęcie o diodzie Gunna, charakterystykę diody Gunna, efektu Gunna, oscylatora diodowego Gunna i krótko o jej pracy z aplikacjami. Aby uzyskać więcej informacji na temat diod Gunna, prześlij swoje zapytania, komentując poniżej.

Kredyty fotograficzne: