מהי דיודת גאן: בנייה ועבודה

בחומרים מוליכים למחצה של GaA, האלקטרונים נמצאים בשני מצבים כמו מהירות נמוכה במסה גבוהה ומהירות גבוהה. על פי דרישת שדה חשמלי הולם, האלקטרונים נאלצים לעבור ממצב מסה נמוך למצב מסה גבוה. במצב ספציפי זה, אלקטרונים יכולים ליצור קבוצה ולנוע בקצב עקבי שיכול לגרום לזרימת זרם בסדרה של פולסים. אז זה ידוע בשם אפקט גאן המשמש דיודות גאן. דיודות אלו הן המכשירים הטובים והנפוצים ביותר ממשפחת TED (התקני אלקטרונים מועברים). סוגים אלה של דיודות משמשים כמו ממירי DC למיקרוגל עם תכונות ההתנגדות השלילית של GaAs בתפזורת (Gallium Arsenide) והם זקוקים לאספקת מתח יציבה אופיינית, פחות עכבה, כך שניתן לבטל מעגלים מורכבים. מאמר זה דן בסקירה כללית של דיודת גאן. מהי דיודת גאן? דיודת גאן מיוצרת עם מוליך למחצה מסוג N מכיוון שהיא כוללת נושאות מטען מרובות כמו אלקטרונים. דיודה זו משתמשת במאפיין ההתנגדות השלילית כדי לייצר זרם בתדרים גבוהים. דיודה זו משמשת בעיקר לייצור אותות מיקרוגל סביב 1 GHz ותדרי RF סביב 100 GHz. דיודות גאן ידועות גם בשם TED (התקני אלקטרונים מועברים). למרות שמדובר בדיודה, למכשירים אין צומת PN אך הם כוללים אפקט שנקרא אפקט Gunn. אפקט זה נקרא על סמך הממציא כלומר JB Gunn. דיודות אלה פשוטות מאוד לשימוש, הן יוצרות טכניקה בעלות נמוכה ליצירת אותות RF במיקרוגל, לעתים קרובות הן מונחות במנחה גל כדי ליצור חלל מהדהד קל. סמל דיודת הגאן מוצג להלן.סמל בניית דיודות גאן ניתן לייצר את דיודת גאן בעזרת מוליך למחצה מסוג N. החומרים המשמשים בתדירות הגבוהה ביותר הם GaAs (גליום ארסניד) ו- InP (אינדיום פוספיד) וחומרים אחרים נוצלו כמו Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. חיוני להשתמש בחומר מסוג n מכיוון שההשפעה של האלקטרון המועבר פשוט מתאים לאלקטרונים ולא לחורים שנמצאים בחומר מסוג p. במכשיר זה ישנם 3 אזורים עיקריים הנקראים אזורים עליונים, תחתונים ואמצעיים.הבנייה השיטה הכללית לייצור דיודה זו היא גידול ושכבה אפיטקסיאלית על מצע n+ ניוון. עובי השכבה הפעילה נע בין כמה מיקרון ל -100 מיקרון ורמת הסיום של שכבה זו נעה בין 1014 ס"מ -3 ל -1016 ס"מ -3. אבל רמת סמים זו היא נמוכה משמעותית המשמשת את האזורים העליונים והתחתונים של המכשיר. בהתבסס על התדר הנדרש, העובי ישתנה. את התצהיר של השכבה n+ ניתן לבצע באופן אפיטקססיאלי באופן אחר מסומם באמצעות השתלת יונים. שני האזורים במכשיר זה כמו עליון ותחתון מסוממים לעומק כדי לספק חומר n+. זה נותן את אזורי המוליכות הגבוהה הדרושים הנדרשים לחיבורים אל המכשיר. באופן כללי, התקנים אלה מונחים על תמיכה מוליכה שאליה מתבצע חיבור של חוט. תמיכה זו יכולה לפעול גם כמו גוף קירור אשר מסוכן להסיר את החום. חיבור הטרמינל הנוסף של הדיודה יכול להתבצע באמצעות חיבור זהב המופקד על פני השיא. כאן חיבור הזהב נחוץ בשל המוליכות הגבוהה והיציבות היחסית שלו. בזמן הייצור, מכשיר החומרים צריך להיות נטול פגמים ולכלול גם טווח עקבי במיוחד של סימום. עבודת דיודות גון עקרון העבודה של דיודת גאן תלוי בעיקר באפקט הגאן. בחלק מהחומרים כמו InP & GaAs, ברגע שמגיעים לרמת סף דרך שדה חשמלי בתוך החומר, אז ניידות האלקטרונים תפחת במקביל. כאשר השדה החשמלי משתפר אז תיווצר התנגדות שלילית. ברגע שעוצמת השדה החשמלי עבור חומר GaAs תגיע לערכו המשמעותי על האלקטרודה השלילית, אז יכול להיווצר אזור ניידות אלקטרונים נמוך. אזור זה עובר את מהירות האלקטרונים הממוצעת לאלקטרודה +Ve. דיודת התותח כוללת אזור התנגדות שלילית על מאפייני ה- CV שלו. ברגע שהערך המשמעותי יושג באמצעות האלקטרודה השלילית של GaAs, אז יהיה אזור באמצעות הניידות של אלקטרונים נמוכים. לאחר מכן, הוא יעבור לאלקטרודה החיובית. ברגע שהוא פוגש תחום שדה חשמלי חזק דרך האלקטרודה החיובית על האלקטרודה השלילית, אז סוג מחזורי של האזור עבור פחות ניידות אלקטרונים כמו גם השדה החשמלי הגבוה יתחיל ליצור מחדש. האופי המחזורי של אירוע זה מייצר תנודות עם תדרים של 100 GHz. ברגע שערך זה יעלה, התנודות יתחילו להיעלם במהירות. מאפיינים מאפייני דיודת הגאן מראים אזור התנגדות שלילי על העקומה האופיינית שלו VI המוצגת להלן. אז אזור זה מאפשר לדיודה להגביר אותות, כך שניתן להשתמש בה במתנדים ומגברים. אבל, משתמשים במתנדים של דיודת גאן בתדירות הגבוהה ביותר.המאפיינים של דיודת גאן כאן, אזור ההתנגדות השלילית בדיודת גאן אינו אלא שזרימת הזרם עולה ואז המתח יורד. הפוך שלב זה מאפשר לדיודה לעבוד כמו מתנד ומגבר. זרם הזרם בדיודה זו גדל באמצעות מתח DC. בקצה ספציפי, זרימת הזרם תתחיל לרדת, ולכן זה נקרא נקודת שיא או נקודת סף. לאחר שחציית נקודת הסף אז זרם הזרם יתחיל לצמצם ליצירת אזור התנגדות שלילי בתוך הדיודה. מצבי הפעלה של דיודת גאן ניתן לבצע את פעולת דיודת גאן בארבעה מצבים הכוללים את הפעולות הבאות. Mode LSA Mode Oscillation Mode Bias Circuit Oscillation Mode תנודות תותחים ניתן להגדיר מצב תנודות תותחים באזור שבו ניתן להכפיל את סכום התדירות באורך של 107 ס"מ/שניות. ניתן להכפיל את סכום הסמים באורך גבוה מ- 1012/cm2. באזור זה, הדיודה אינה יציבה עקב היווצרות מחזוריות או תחום השדה הגבוה ושכבת ההצטברות. מצב הגברה יציב ניתן להגדיר מצב מסוג זה בכל מקום בו סכום התדרים פעמים אורך הוא 107 ס"מ לשנייה אורך מוצר סימום לטווחי זמן בין 1011 & 1012/cm2. מצב תנודות LSA ניתן להגדיר מצב מסוג זה באזור בו סכום הפעמים אורך התדירות הוא 107 ס"מ/ש & ניתן לחלק את כמות הסמים באמצעות התדרים הם טווחים מ 2 × 104 & 2 × 105. מצב תנודה במעגל הטיה סוג זה קורה פשוט ברגע שיש או LSA או תנודה של Gunn מתרחשת. באופן כללי, זהו השטח בו תוצר התדירות של אורך הזמן קטן מאוד להופיע בתוך הדמות. ברגע שההטיה של דיודה בתפזורת נעשית עד לסף אז הזרם הממוצע יורד בפתאומיות כשהתנודה של גאן מתחילה. מעגל מתנד דיודות גאן תרשים המעגלים של מעגל מתנד דיודות גאן מוצג להלן. היישום של דיאגרמת דיודת גאן מראה אזור התנגדות שלילי. ההתנגדות השלילית באמצעות קיבול תועה והשראת עופרת עלולה לגרום לתנודות.מעגל מתנד Gunn Diode ברוב המקרים, סוג התנודות של הרפיה יכלול משרעת עצומה שתפגע בדיודה. אז קבלים גדולים משמשים על פני הדיודה כדי למנוע כישלון זה. מאפיין זה משמש בעיקר לעיצוב מתנדים בתדרים גבוהים הנעים בין להקות GHz ל- THz. כאן ניתן לשלוט בתדר על ידי הוספת מהוד. במעגל הנ"ל, שווה ערך המעגל הגלום הוא מדריך גל או קו שידור קואקסיאלי. כאן דיודות GaAs Gunn נגישות לפעולה הנעת בין 10 GHz - 200 GHz בעוצמה של 5 MW - 65 MW. דיודות אלו יכולות לשמש גם כמגברים. יתרונות היתרונות של דיודת גאן כוללים את הדברים הבאים. דיודה זו זמינה בגודל קטן ונייד מה שהופך את עלות הדיודה לקטנה יותר בתדרים גבוהים, דיודה יציבה ואמינה יש לה רעש משופר ל יחס אותות (NSR) מכיוון שהוא מוגן מפני מטרד רעש. הוא כולל רוחב פס גבוה חסרונות החסרונות של דיודת גאן כוללים את הדברים הבאים. יציבות הטמפרטורה של דיודה זו ירודה זרם ההפעלה של מכשיר זה, ולכן פיזור החשמל גבוה. דיודת הגאן יעילות נמוכה מתחת 10GHz. הפעלת המתח של מכשיר זה גבוהה רעש FM גבוה ליישומים ספציפיים טווח הכוונון גבוה יישומים היישומים של דיודת גאן כוללים את הדברים הבאים. דיודות אלה משמשות כמתנדים ומגברים. הוא משמש במיקרואלקטרוניקה כמו ציוד בקרה. .משמשים במקורות מכ"ם צבאיים, מסחריים ותקשורת רדיו. דיודה זו משמשת בגן דיודת גאן דופק. רטורים. במיקרואלקטרוניקה, דיודות אלה משמשות כמכשירי בקרה מהירים לאפנון קרן לייזר. בשימוש במכ"מים משטריים. דיודות אלה ישימות במכשירי טכומטר זה משמש כמקורות משאבה בתוך מגברים פרמטריים משמשים בחיישנים לאיתור מערכות שונות כמו פתיחת דלת, זיהוי הסגת גבול. & בטיחות הולכי רגל וכו 'הוא משמש ברדאר דופלר גל בלתי פוסק. הוא נמצא בשימוש נרחב במשדרים של קישור נתוני ממסר מיקרוגל הוא משמש במתנדים אלקטרוניים לייצור תדרי מיקרוגל. לכן, מדובר בסקירה כללית של דיודת גאן ועבודתה. דיודות מסוג זה נקראות גם TED (מכשיר אלקטרוני מועבר). באופן כללי, אלה משמשים לתנודות בתדירות גבוהה. הנה שאלה עבורך, מהו אפקט גאן?

השאר הודעה 

רשימת הודעות