Diods ir divu termināļu pusvadītājs elektroniskā sastāvdaļa kam piemīt nelineāras strāvas sprieguma īpašības. Tas pieļauj strāvu vienā virzienā, kurā tā pretestība ir ļoti zema (gandrīz nulles pretestība) uz priekšu vērstās slodzes laikā. Tāpat otrā virzienā tas nepieļauj strāvas plūsmu - jo reversās neobjektivitātes laikā tā piedāvā ļoti lielu pretestību (bezgalīga pretestība darbojas kā atvērta ķēde).

Gunna diode

The diodes tiek klasificētas dažādos veidos pamatojoties uz viņu darba principiem un īpašībām. Tie ietver vispārīgo diodi, Schotty diode, Shockley diode, pastāvīgas strāvas diode, Zenera diode , Gaismas diode, fotodiods, tuneļa diode, varaktors, vakuuma caurule, lāzera diode, PIN diode, Peltier diode, Gunn diode utt. Īpašā gadījumā šajā rakstā ir apspriests Gunn diode darbs, īpašības un pielietojums.

Kas ir Gunna diode?

Gunna diode tiek uzskatīta par diodes veidu, pat ja tajā nav neviena tipiska PN diodes savienojuma, tāpat kā pārējās diodes, bet tas sastāv no diviem elektrodiem. Šo diodi sauc arī par pārsūtītu elektronisko ierīci. Šis diode ir negatīva diferenciālās pretestības ierīce, kuras ģenerēšanai bieži izmanto kā mazjaudas oscilatoru mikroviļņu krāsnis . Tas sastāv tikai no N veida pusvadītājiem, kuros elektroni ir lielākā daļa lādiņa nesēju. Lai ģenerētu īsus radioviļņus, piemēram, mikroviļņus, tas izmanto Gunn efektu.

Gunna diode struktūra

Attēlā parādītais centrālais reģions ir aktīvs reģions, kuram ir pareizi pievienoti N veida GaAs un epitaksiālais slānis, kura biezums ir aptuveni 8 līdz 10 mikrometri. Aktīvais reģions atrodas starp diviem reģioniem, kuriem ir omi kontakti. Lai izvairītos no diodes pārkaršanas un priekšlaicīgas atteices un uzturētu termiskās robežas, tiek nodrošināta siltuma izlietne.

“mākslīgā neironu tīkla veidi ”

Šo diodu izgatavošanai tiek izmantots tikai N veida materiāls, kas ir saistīts ar pārnesto elektronu efektu, kas piemērojams tikai N veida materiāliem, un nav piemērojams P veida materiāliem. Biežumu var mainīt, mainot aktīvā slāņa biezumu dopinga laikā.

Gunna efekts

To izgudroja Džons Batiskombs Ganns 1960. gados pēc eksperimentiem ar GaAs (Gallium Arsenide), viņš eksperimentu rezultātos novēroja troksni un bija parādā to elektrisko svārstību radīšanai mikroviļņu frekvencēs ar vienmērīgu elektrisko lauku, kura lielums pārsniedz sliekšņa vērtību. Tas tika nosaukts par Gunna efektu pēc tam, kad to atklāja Džons Batiskombs Ganns.

Gunna efektu var definēt kā mikroviļņu jaudas ģenerēšanu (jauda ar mikroviļņu frekvencēm aptuveni dažu GHz) ikreiz, kad pusvadītāju ierīcei pieliktais spriegums pārsniedz kritisko sprieguma vērtību vai sliekšņa sprieguma vērtību.

Gunna diode oscilators

Gunna diodes tiek izmantotas, lai izveidotu oscilatorus mikroviļņu ģenerēšanai ar frekvencēm no 10 GHz līdz THz. Tā ir negatīvās diferenciālās pretestības ierīce - saukta arī par pārsūtītu elektronu ierīces oscilators - kas ir noregulēta ķēde, kas sastāv no Gunna diode ar tam uzklātu DC novirzes spriegumu. Tas tiek dēvēts par diodes novirzīšanu negatīvās pretestības reģionā.

Sakarā ar to ķēdes kopējā diferenciālā pretestība kļūst nulle, jo diodes negatīvā pretestība atceļas ar ķēdes pozitīvo pretestību, kā rezultātā rodas svārstības.

“pārveidot modificēto sinusoidālo viļņu uz tīru ”

Gunn Diode’s Working

Šī diode ir izgatavota no viena gabala N tipa pusvadītājs piemēram, gallija arsenīds un InP (indija fosfīds). GaAs un dažiem citiem pusvadītāju materiāliem elektroniskajā joslu struktūrā ir viena papildu enerģijas josla, nevis tikai divas enerģijas joslas, ti. valences josla un vadīšanas josla, piemēram, parastie pusvadītāju materiāli. Šie GaAs un daži citi pusvadītāju materiāli sastāv no trim enerģijas joslām, un šī papildu trešā josla sākotnējā posmā ir tukša.

Ja šai ierīcei tiek piemērots spriegums, tad lielākā daļa pielietotā sprieguma parādās visā aktīvajā reģionā. Elektroni no vadīšanas joslas ar nenozīmīgu elektrisko pretestību tiek pārnesti uz trešo joslu, jo šie elektroni tiek izkliedēti ar pielietoto spriegumu. GaAs trešās joslas mobilitāte ir mazāka nekā vadīšanas joslas.

Tāpēc priekšējā sprieguma palielināšanās palielina lauka intensitāti (lauka intensitātei, kur pielietotais spriegums ir lielāks par sliekšņa sprieguma vērtību), tad elektronu skaitu, kas sasniedz stāvokli, kurā efektīvā masa palielinās, samazinot to ātrumu, un tādējādi strāva samazināsies.

Tādējādi, ja lauka intensitāte tiek palielināta, tad dreifēšanas ātrums samazināsies, tas rada negatīvu pieaugošās pretestības reģionu V-I attiecībās. Tādējādi, palielinot spriegumu, palielināsies pretestība, izveidojot šķēli pie katoda un sasniedzot anodu. Bet, lai uzturētu nemainīgu spriegumu, pie katoda tiek izveidota jauna šķēle. Līdzīgi, ja spriegums samazinās, tad pretestība samazināsies, nodzēšot jebkuru esošo šķēli.

Gunns Diode raksturojums

Gunna diodes raksturojums

Gunna diodes strāvas un sprieguma attiecību raksturojums ir parādīts iepriekš redzamajā diagrammā ar tā negatīvās pretestības reģionu. Šīs īpašības ir līdzīgas tuneļa diode īpašībām.

Kā parādīts iepriekšējā diagrammā, sākotnēji strāva šajā diodē sāk palielināties, bet pēc noteikta sprieguma līmeņa sasniegšanas (pie noteiktas sprieguma vērtības, ko sauc par sliekšņa sprieguma vērtību), strāva samazinās, pirms atkal palielinās. Reģions, kurā straume samazinās, tiek saukta par negatīvas pretestības reģionu, un tāpēc tas svārstās. Šajā negatīvās pretestības reģionā šis diode darbojas gan kā oscilators, gan kā pastiprinātājs, tāpat kā šajā reģionā diodei ir iespēja pastiprināt signālus.

Gunn Diode’s Applications

Gunna diodes lietojumprogrammas

“kas ir android lietojumprogrammas ”

Izmanto kā Gunn oscilatorus, lai radītu frekvences no 100mW 5GHz līdz 1W 35GHz izejām. Šie Gunn oscilatori tiek izmantoti radiosakari , militāro un komerciālo radaru avoti.
Izmanto kā sensorus pārkāpēju noteikšanai, lai izvairītos no vilcienu nobraukšanas no sliedēm.
Izmanto kā efektīvus mikroviļņu ģeneratorus ar frekvenču diapazonu līdz simtiem GHz.
Izmanto attāliem vibrācijas detektoriem un rotācijas ātruma mērīšanai tahometri .
Izmanto kā mikroviļņu strāvas ģeneratoru (Pulsed Gunn diode generator).
Izmanto mikroviļņu raidītājos, lai radītu mikroviļņu radioviļņus ar ļoti mazu jaudu.
Izmanto kā ātri vadāmus komponentus mikroelektronikā, piemēram, pusvadītāju iesmidzināšanas lāzeru modulācijai.
Izmanto kā submilimetru viļņu pielietojumus, reizinot Gunn oscilatora frekvenci ar diodes frekvenci.
Dažās citās lietojumprogrammās ietilpst durvju atvēršanas sensori, procesa vadības ierīces, barjeras darbība, perimetra aizsardzība, gājēju drošības sistēmas, lineārie attāluma indikatori, līmeņa sensori, mitruma satura mērīšana un iebrucēju trauksmes signāli.

Mēs ceram, ka esat guvis priekšstatu par Gunn diode, Gunn diode īpašībām, Gunn Effect, Gunn diode oscilatoru un tā īsu darbu ar lietojumprogrammām. Lai iegūtu vairāk informācijas par Gunn diodēm, lūdzu, ievietojiet savus jautājumus, komentējot tālāk.

Foto kredīti: