מהי דיודת IMPATT: בנייה ועבודה

הרעיון של דיודת IMPATT הומצא למעשה בשנת 1954 על ידי ויליאם שוקלי. אז, הוא הרחיב את הרעיון לייצר התנגדות שלילית בעזרת מנגנון כמו עיכוב זמן מעבר. הוא הציע את טכניקת ההזרקה לנשאי מטען בתוך צומת PN מוטה קדימה ופרסם את המחשבה שלו בכתב העת הטכני של Bell Systems בשנת 1954 וכותרתו בשם 'התנגדות שלילית המתרחשת בזמן מעבר בתוך דיודות מוליכים למחצה'. בנוסף, ההצעה לא הייתה הוארך עד 1958 כאשר מעבדות בל יישמו את מבנה הדיודה P+ NI N+ ולאחר מכן הוא נקרא דיודה קריאה. לאחר מכן, בשנת 1958, פורסם כתב עת טכני בשם "דיודת התנגדות שלילית בתדירות גבוהה." בשנת 1965, הדיודה המעשית הראשונה נעשתה ונצפתה תנודות ראשונות. הדיודה המשמשת להדגמה זו נבנתה באמצעות סיליקון עם מבנה P+N. מאוחר יותר אומתה פעולת דיודת הקריאה ולאחר מכן הודגמה דיודת PIN בשנת 1966 שעובדת. מהו דיודת IMPATT? הצורה המלאה של דיודת IMPATT היא זמן ייבוש מפולת בזמן שלוחת IMPatt. זוהי דיודה בעלת הספק גבוה במיוחד המשמשת ביישומי מיקרוגל. באופן כללי, הוא משמש כמגבר ומתנד בתדרי מיקרוגל. טווח תדרי ההפעלה של דיודת IMPATT נע בין 3 - 100 GHz. באופן כללי דיודה זו מייצרת מאפייני התנגדות שליליים ולכן פועלת כמתנד בתדרי מיקרוגל ליצירת אותות. זה בעיקר בגלל אפקט זמן המעבר ואפקט המפולת של יינון ההשפעה. סיווג דיודות IMPATT יכול להיעשות על ידי שני סוגים כלומר סחיפה אחת וסחף כפול. התקני סחיפה בודדים הם P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. כאשר אנו בוחנים את מכשיר P+NN+, צומת P+N מחובר בהטיה הפוכה ואז הוא גורם להתמוטטות מפולת שלבים שגורמת לאזור של P+ להזרקה לתוך NN+ במהירות רוויה. אבל החורים המוזרקים מאזור NN+ אינם נסחפים מה שנקרא מכשירי סחיפה בודדים. הדוגמה הטובה ביותר למכשירי סחיפה כפולה היא P+PNN+. במכשיר מסוג זה, בכל פעם שצומת ה-PN מוטה קרוב להתמוטטות מפולת, ניתן לבצע את סחיפת האלקטרונים דרך אזור NN+ ואילו החורים נסחפים דרך אזור PP+ הידוע כמכשירי סחיפה כפולה. תכונות המאפיינים העיקריים של דיודת IMPATT כוללת את הדברים הבאים. תדר ההפעלה נע בין 3GHz ל-100GHעקרון העבודה של דיודת IMPATT הוא הכפלת מפולת הספק פלט הוא 1w CW ומעל 400 וואט פולס היעילות היא 3% CW ו-60% פולסים מתחת ל-1GHzGUNN הנתון חזק יותר בהשוואה ל-GUNN. בניית דיודות 30db IMPATT ועבודה בניית דיודת IMPATT מוצגת להלן. דיודה זו כוללת ארבעה אזורים כמו P+-NI-N+. המבנה הן של דיודת ה- PIN והן של IMPATT זהה, אך הוא פועל על שיפוע מתח גבוה במיוחד של כ- 400KV/ס"מ ליצירת זרם מפולת. בדרך כלל חומרים שונים כגון Si, GaAs, InP או Ge משמשים בעיקר לבנייתו. בניית דיודה IMPATT בהשוואה לדיודה רגילה, דיודה זו משתמשת במבנה שונה במקצת מכיוון; דיודה רגילה תתפרק במצב מפולת שלגים. שכן הכמות העצומה של הייצור הנוכחי גורמת לייצור החום בתוכו. אז בתדרי מיקרוגל, סטייה במבנה משמשת בעיקר ליצירת אותות RF. באופן כללי, דיודה זו משמשת בגנרטורים של מיקרוגל. כאן ניתנת אספקת DC לדיודת IMPATT ליצירת פלט המתנדנד לאחר שימוש במעגל מכוון מתאים בתוך המעגל. הפלט של מעגל IMPATT עקבי וגבוה יחסית לדודות מיקרוגל אחרות. אבל הוא גם מייצר טווח גבוה של רעשי פאזה, מה שאומר שהוא משמש במשדרים פשוטים יותר נפוצים מאשר מתנדים מקומיים בתוך מקלטים בכל מקום בו הביצועים של רעש פאזה בדרך כלל משמעותיים יותר. דיודה זו עובדת עם מתח גבוה למדי כמו 70 וולט ומעלה. דיודה זו יכולה להגביל את היישומים באמצעות רעשי פאזה. עם זאת, דיודות אלה מהוות בעיקר חלופות אטרקטיביות לדיודות מיקרוגל למספר אזורים. מעגל דיודה IMPATT יישום דיודה IMPATT מוצג להלן. באופן כללי, דיודה מסוג זה משמשת בעיקר בתדרים מעל 3 GHz. יש לשים לב כי בכל פעם שניתן מעגל מכוון עם מתח באזור מתח ההתמוטטות לכיוון IMPATT אז תתרחש תנודה. בהשוואה לדיודות אחרות, דיודה זו משתמשת בהתנגדות שלילית ודיודה זו מסוגלת לייצר טווח גבוה של הספק בדרך כלל עשרה וואט ומעלה בהתבסס על המכשיר. הפעלת דיודה זו יכולה להיעשות מאספקה ​​באמצעות נגד מגביל זרם. הערך של זה מגביל את זרימת הזרם לערך הדרוש. הזרם מסופק לאורך כל חנק RF כדי להפריד את ה- DC מאות ה- RF. מעגל דיודה IMPATT דיודת המיקרוגל IMPATT מסודרת מעבר למעגל המכוון אך בדרך כלל דיודה זו עשויה להיות מסודרת בתוך חלל מוליך גל המעניק את המעגל המכוון הדרוש. כאשר ניתנת אספקת המתח אז המעגל יתנדנד. החיסרון העיקרי של דיודה IMPATT הוא פעולתה מכיוון שהיא מייצרת טווח גבוה של רעשי פאזה עקב מנגנון התמוטטות המפולת. מכשירים אלה משתמשים בטכנולוגיית Gallium Arsenide (GaAs) שהיא הרבה יותר טובה בהשוואה לסיליקון. התוצאה נובעת ממקדמי היינון המהירים ביותר עבור נושאי מטען. % במצב פולס ו-0.5% במצב CW Pulsed הוא 100 - 1% הספק פלט10Watt(CW) 1Watt(Pulsed)מעל 10 וואט רעש איור60 dB3 dBBasic semiconductorsSi, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+PIP+ PPN+Reverse bias NN+ PPN+ Reverse bias NN+P צומת PNHarmonicsנמוך חזקה קשוחה כן כן גודל זעיר יישום מתנד, מתנד מגבר מאפייני דיודה IMPATT המאפיינים של דיודת IMPATT כוללים את הדברים הבאים. היא פועלת במצב הטיה הפוכה החומרים המשמשים לייצור דיודות אלו הם InP, Si ו-GaAs יוצרים אפקט שלילי של InP, Si & GaAs. מפולת כמו כן l כזמן מעבר. בהשוואה לדיודות גאן, אלה מספקים הספק גבוה ורעש גבוה גם כן, כך שהם משמשים במקלטים עבור מתנדים מקומיים. הפרש הפאזה בין זרם למתח הוא 20 מעלות. כאן עיכוב פאזה של 90 מעלות נובע בעיקר מאפקט המפולת ואילו הזווית הנותרת היא בגלל זמן מעבר. אלה משמשים בעיקר כאשר הספק המוצא הגבוה נחוץ כמו מתנדים ומגברים. הספק המוצא שמספקת דיודה זו הוא בטווח של מילימטרים -תדר גל .בפחות תדרים, הספק פלט הוא ביחס הפוך לתדרים ואילו בתדרים גבוהים הוא ביחס הפוך לריבוע התדר. יתרונות היתרונות של דיודת IMPATT כוללים את הדברים הבאים. הוא נותן טווח פעולה גבוה. גודלו קטן. אלה חסכוניים. בטמפרטורה גבוהה, הוא נותן פעולה אמינה בהשוואה לדיודות אחרות, הוא כולל יכולות הספק גבוהות. בכל פעם שהוא משמש כמגבר, הוא פועל כמו התקן פס צר. דיודות משמשות כ מחוללי מיקרוגל מעולים. עבור מערכת ההולכה למיקרוגל, דיודה זו יכולה לייצר אות נשא. חסרונות החסרונות של דיודת IMPATT כוללים הבא.הוא נותן טווח כוונון פחות.הוא נותן רגישות גבוהה לתנאי הפעלה שונים.באזור המפולת, קצב יצירת זוג האלקטרונים-חורים יכול לגרום לייצור רעש גבוה.לתנאים תפעוליים, הוא מגיב.אם טיפול נאות לא נלקח אז הוא עלול להינזק בגלל התגובה האלקטרונית העצומה. בהשוואה ל-TRAPATT, הוא מספק פחות יעילות טווח הכוונון של דיודת IMPATT אינו טוב כמו דיודת Gunn. היא מייצרת רעש מזויף בטווחים גבוהים יותר בהשוואה לדיודות Gunn & Klystron יישומים היישומים של דיודת IMPATT כוללים את הדברים הבאים. סוגים אלה של דיודות משמשים כמו מתנדים למיקרוגל בתוך מתנדים של פלט מאופנן וגנרטורים למיקרוגל. אלה משמשים ברדארים רציפים, באמצעי נגד אלקטרוניים וקישורי מיקרוגל. אלה משמשים להגברה באמצעות התנגדות שלילית. .דיודות אלו משמשות במגברים פרמטריים, מתנדים למיקרוגל, מחוללי מיקרוגל. ומשמש גם במשדרי טלקומוניקציה, מערכות אזעקת פולשים ומקלטים. מתנד פלט מאופנןCW דופלר מכ"ם משדר מחולל מיקרוגל משדרים של FM מקלט טלקומוניקציה LO מגבר פרמטרי פרמטרי. התקני מוליכים למחצה אלו משמשים להפקת אותות מיקרוגל בעלי הספק גבוה בטווח תדרים של 3 GHz עד 100 GHz. דיודות אלה חלות על פחות אזעקות כוח ומערכות מכ"ם.

השאר הודעה 

רשימת הודעות