Dioda je dvokončni polprevodnik elektronska komponenta ki kaže nelinearne tokovno-napetostne značilnosti. Omogoča tok v eni smeri, pri kateri je njegov upor zelo nizek (skoraj ničelni upor) med prednaklonom naprej. Podobno v drugi smeri ne dovoljuje pretoka toka - saj ponuja zelo visoko upornost (neskončni upor deluje kot odprt krog) med vzvratno pristranskostjo.

Gunnova dioda

The diode so razvrščene v različne vrste temeljijo na njihovih delovnih načelih in značilnostih. Sem spadajo generična dioda, Schottyjeva dioda, Shockleyjeva dioda, dioda s konstantnim tokom, Zenerjeva dioda , Svetleča dioda, fotodioda, tunelska dioda, varaktor, vakuumska cev, laserska dioda, PIN dioda, Peltierjeva dioda, Gunnova dioda itd. V posebnem primeru ta članek razpravlja o delovanju Gunnove diode, značilnostih in aplikacijah.

Kaj je Gunnova dioda?

Gunnova dioda se šteje za tip diode, čeprav ne vsebuje tipičnega PN diodnega stika kot druge diode, vendar je sestavljena iz dveh elektrod. Ta dioda se imenuje tudi prenesena elektronska naprava. Ta dioda je naprava z negativnim diferencialnim uporom, ki se pogosto uporablja kot oscilator nizke moči za ustvarjanje mikrovalovi . Sestavljen je le iz polprevodnika tipa N, v katerem so elektroni večinski nosilci naboja. Za ustvarjanje kratkih radijskih valov, kot so mikrovalovi, uporablja Gunnov učinek.

Struktura Gunnove diode

Osrednje območje, prikazano na sliki, je aktivno območje, ki je pravilno dopirano GaAs tipa N in epitaksialni sloj z debelino približno 8 do 10 mikrometrov. Aktivna regija je stisnjena med dvema regijama, ki imata omski stik. Za preprečitev pregrevanja in prezgodnje odpovedi diode in ohranjanje toplotnih omejitev je na voljo hladilnik.

“približna valovna dolžina rdeče svetlobe ”

Za izdelavo teh diod se uporablja samo material tipa N, kar je posledica prenesenega elektronskega učinka, ki velja samo za materiale tipa N, za materiale tipa P pa ne. Pogostost lahko spreminjamo tako, da med dopiranjem spreminjamo debelino aktivne plasti.

Gunnov učinek

Izumil ga je John Battiscombe Gunn v šestdesetih letih prejšnjega stoletja po svojih eksperimentih na GaAs (galijev arzenid), pri rezultatih eksperimentov je opazil hrup in to zaslužil ustvarjanju električnih nihanj na mikrovalovnih frekvencah s stalnim električnim poljem z magnitudo večjo od mejna vrednost. Imenovan je bil kot Gunnov učinek, potem ko ga je odkril John Battiscombe Gunn.

Gunnov učinek je mogoče opredeliti kot proizvodnjo mikrovalovne moči (moč z mikrovalovnimi frekvencami približno nekaj GHz), kadar napetost, uporabljena na polprevodniški napravi, presega kritično vrednost napetosti ali vrednost praga napetosti.

Gunnov diodni oscilator

Gunnove diode se uporabljajo za izdelavo oscilatorjev za generiranje mikrovalov s frekvencami od 10 GHz do THz. To je naprava z negativnim diferencialnim uporom - imenovana tudi kot prenesena oscilator elektronske naprave - to je uglašeno vezje, sestavljeno iz Gunnove diode z enosmerno napetostjo prednapetosti. In to se imenuje preusmerjanje diode v območje negativnega upora.

Zaradi tega skupna diferenčna upornost vezja postane nič, saj se negativni upor diode izniči s pozitivno upornostjo vezja, kar povzroči nihanje.

“dvosmerni regulator hitrosti enosmernega motorja ”

Delovanje Gunn Diode

Ta dioda je narejena iz enega samega kosa Polprevodnik tipa N kot sta galijev arzenid in InP (indij fosfid). GaAs in nekateri drugi polprevodniški materiali imajo v svoji elektronski pasovni strukturi en ekstraenergijski pas, namesto da bi imeli le dva energijska pasu, tj. valenčni pas in prevodnost kot običajni polprevodniški materiali. Ti GaAs in nekateri drugi polprevodniški materiali so sestavljeni iz treh energijskih pasov, ta dodatni tretji pas pa je v začetni fazi prazen.

Če na to napravo deluje napetost, se večina uporabljene napetosti pojavi v aktivnem območju. Elektroni iz prevodnega pasu z zanemarljivo električno upornostjo se prenesejo v tretji pas, ker se ti elektroni razpršijo pod napetostjo. Tretji pas GaAs ima mobilnost, ki je manjša od gibljivosti prevodnega pasu.

Zaradi tega povečanje prednje napetosti poveča poljsko jakost (za jakosti polja, kjer je uporabljena napetost večja od vrednosti praga napetosti), nato število elektronov, ki doseže stanje, pri katerem se efektivna masa poveča z zmanjšanjem njihove hitrosti, in tako se bo tok zmanjšal.

Če se torej poveča poljska jakost, se bo hitrost odnašanja zmanjšala, kar bo ustvarilo negativno inkrementalno območje upora v razmerju V-I. Tako bo povečanje napetosti povečalo upor z ustvarjanjem rezine na katodi in doseže anodo. Toda za ohranjanje konstantne napetosti se na katodi ustvari nova rezina. Če se napetost zmanjša, se bo upor zmanjšal z gašenjem obstoječe rezine.

Značilnosti Gunn Diode

Značilnosti Gunnove diode

Značilnosti razmerja med napetostjo in napetostjo Gunnove diode so prikazane na zgornjem grafu z njenim negativnim odpornim območjem. Te značilnosti so podobne značilnostim predorske diode.

Kot je prikazano na zgornjem grafu, se na začetku začne dioda povečevati v tej diodi, po doseženi določeni napetostni ravni (pri določeni napetostni vrednosti, ki se imenuje mejna vrednost napetosti) pa se tok zmanjša, preden se znova poveča. Območje, kjer pada tok, se imenuje območje negativnega upora in zaradi tega niha. V tem območju negativnega upora ta dioda deluje kot oscilator in ojačevalnik, saj je v tej regiji dioda omogočena za ojačanje signalov.

“2 -bitna tabela resničnosti odštevalnika ”

Aplikacije Gunn Diode

Aplikacije Gunnove diode

Uporabljajo se kot Gunnovi oscilatorji za generiranje frekvenc od 100mW 5GHz do 1W 35GHz izhodov. Ti Gunnovi oscilatorji se uporabljajo za radijske komunikacije , vojaški in komercialni radarski viri.
Uporablja se kot senzor za odkrivanje kršiteljev vozil, da se prepreči iztirjenje vlakov.
Uporabljajo se kot učinkoviti mikrovalovni generatorji s frekvenčnim območjem do stotine GHz.
Uporablja se za daljinske detektorje vibracij in merjenje hitrosti vrtenja tahometri .
Uporablja se kot generator mikrovalovnega toka (generator impulzne Gunnove diode).
Uporablja se v mikrovalovnih oddajnikih za ustvarjanje mikrovalovnih radijskih valov z zelo majhno močjo.
Uporablja se kot komponente za hitro krmiljenje v mikroelektroniki, na primer za modulacijo polprevodniških injekcijskih laserjev.
Uporablja se kot aplikacija za milimetrske valove z množenjem frekvence Gunnovega oscilatorja s frekvenco diode.
Nekatere druge aplikacije vključujejo senzorje za odpiranje vrat, naprave za nadzor procesa, delovanje pregrad, zaščito oboda, varnostne sisteme za pešce, linearne kazalnike razdalje, senzorje nivoja, merjenje vsebnosti vlage in alarme za vsiljivce.

Upamo, da ste dobili predstavo o Gunnovi diodi, značilnostih Gunnove diode, Gunnovem učinku, Gunnovem diodnem oscilatorju in njegovem delu s programi na kratko. Za več informacij o diodah Gunn, prosimo, objavite svoja vprašanja s komentarjem spodaj.

Zasluge za fotografije: