Hannah dioda - principiul de funcționare, aplicare

Acasă »Manual» Diode Gunn - principiul funcționării, aplicației

După cum știți, o diodă este o componentă radioelectronică semiconductoare cu două ieșiri, cu o caracteristică nelineară de tensiune curentă (VAC). Acest lucru permite ca curentul electric să curgă numai într-o singură direcție, la care rezistența la deplasare directă este foarte mică (aproape zero). Și invers, în cealaltă direcție VAC neliniar nu permite curentului să curgă, deoarece presupune o rezistență foarte mare (infinit de mare) cu polarizare inversă.

Diodele sunt împărțite în diferite tipuri în funcție de caracteristicile lor și de principiul de funcționare. Acestea includ o diodă convențional, diode Schottky, o diodă diode Shockley de limitare a curentului, dioda Zener, un LED, o fotodiodă, dioda tunel, un varactor, o diodă laser, PIN diodă, un element Peltier, diode Gunn, și așa mai departe.

În acest articol, vom examina în detaliu principiul funcționării diodei Gunn. caracteristicile și aplicarea în practică a diodei Gunn.

Ce este o diodă Gunn?

Dioda Gunn este considerată a fi una dintre tipurile de diode, în ciuda faptului că de fapt nu are o diodă tipică de joncțiune pn. Se mai numește și un instrument de instabilitate volumetrică.

Dioda Gunn are o rezistență diferențială negativă și, prin urmare, este adesea utilizată ca generator de energie joasă pentru formarea de microunde. Se compune dintr-un semiconductor de tip N, în care electronii sunt purtătorul principal al încărcăturii. Pentru a genera unde scurte radio, cum ar fi frecvențele ultrahigh (frecvențe cu microunde), se folosește efectul Gann.

Structura diodei Gunn

Regiunea centrală prezentată în figura de mai jos este regiunea activă, care este reprezentată de un strat cu dopaj redus de arsenid de galiu (GaAs). Pe ambele laturi ale regiunii active se cultivă straturi epitaxiale de GaAs cu aliaj de înaltă calitate (tip N) cu o grosime de aproximativ 8 până la 10 micrometri.

Partea activă este fixată între două zone care au contacte ohmice. Acest lucru face posibilă furnizarea unui radiator eficient, care ajută la evitarea supraîncălzirii și a defecțiunilor premature ale diodei.

Efectul Gunn

Efectul Gunn a fost descoperit de John Gunn în anii 1960. Dupa experimentele pe baza de GaAs (arsenid de galiu), el a atras atentia asupra interferentei rezultate din aceste experimente. Apoi a folosit acest lucru pentru a genera oscilații electrice în domeniul cuptorului cu microunde într-un câmp electric stabil mai mare decât valoarea de prag.

Acest efect poate fi definit ca generarea de microunde Gunn (aproximativ câteva GHz) are loc ori de câte ori tensiunea aplicată dispozitivului semiconductor depășește pragul critic.

Caracteristicile diodei Gunn

Graficul de mai jos prezintă caracteristica curentă de tensiune a diodei Gunn în regiunea de rezistență negativă. Această caracteristică este similară cu cea a unei diode tunel. Așa cum se poate vedea din grafic, pe măsură ce tensiunea pe diodă crește, curentul crește, dar după atingerea unui anumit nivel de tensiune (prag), curentul începe să scadă. Regiunea în care curentul cade este numit regiunea rezistenței negative.

Generator de microunde pe dioda Gunn

Dioda Gunn este utilizată pentru a construi generatoare de microunde cu frecvențe cuprinse între 10 GHz și THz. Acest dispozitiv are o rezistență diferențială negativă (Resistance Differential NDR -Cuvânt cheie negativ) - de asemenea, menționată ca dispozitiv de transfer de electroni - este un circuit oscilatorie constând dintr-o diodă Gunn și alimentat la acesta DC tensiune de polarizare (în regiunea de rezistență negativă).

Din acest motiv, rezistența diferențială totală a circuitului devine zero, deoarece rezistența negativă a diodei este scurtată cu o rezistență pozitivă a circuitului, ceea ce duce la oscilații.

Dioda lui Hann - principiul funcționării

Această diodă este realizată dintr-o singură bucată de semiconductor de tip N, cum ar fi GaAs Arsenide (GaAs) sau Phosphide India (InP). Dioda Gunn constă din trei regiuni energetice, iar această a treia regiune adițională este goală în stadiul inițial.

Electronii din banda de conducție, având o rezistivitate electrică nesemnificativ mică. trecerea la a treia zonă, deoarece acestea disipa de la tensiunea aplicată la dioda. A treia regiune a GaAs are o mobilitate mai mică decât în banda de conducere.

Datorită intensității câmpului de tensiune transmite creșteri a crescut (tensiunea aplicată depășește tensiunea de prag), astfel încât electronii să ajungă la starea în care crește lor masa efectivă și viteza scade, ceea ce duce în cele din urmă la o scădere curent.

În consecință, dacă crește intensitatea câmpului, viteza de deviație va scădea și se va crea o rezistență negativă suplimentară în zona VI. Astfel, o creștere a tensiunii va crește rezistența, prin apariția pe catod a așa-numitului domeniu de câmp puternic care se mișcă și ajunge la anod.

Când se atinge anodul, domeniul este distrus și curentul crește din nou. În timp ce mențineți o valoare constantă de tensiune, un nou domeniu va reapărea pe catod și totul va fi repetat. Rata de repetare a acestui proces este legată de grosimea stratului semiconductor (GaAs), iar cu cât este mai mare grosimea sa, cu atât este mai mică rata de repetiție.

Aplicarea diodei Gunn

Dioda Gann este utilizată în următoarele domenii:

în generatoarele Gunn pentru generarea frecvențelor în domeniul de la 5 GHz la 35 GHz la ieșire. Generatorul Gunn este utilizat în radiocomunicatii, instalatii radar militare si comerciale.
în sectorul feroviar ca senzori de identificare a violatorilor, pentru a preveni accidentele de tren.
ca generatoare de microunde eficiente în domeniul de frecvență de până la sute de GHz.
în detectoarele de măsurare la distanță a vibrațiilor și măsurarea vitezei de rotație în tahometre.
ca generator de curent cu microunde (un generator de impulsuri pe o diodă Gunn).
în transmițătoare cu microunde pentru generarea undelor radio cu microunde la puteri foarte scăzute.

Și, de asemenea, în senzorii de deschidere a ușii, dispozitive de control de proces, perimetrul de protecție, sistem de siguranță pentru pietoni de senzori de nivel, senzori de măsurare a umidității și a sistemelor de securitate.

Hannah dioda - principiul de funcționare, aplicare

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare