Diood on kahetermiline pooljuht elektrooniline komponent millel on mittelineaarsed voolu-pinge omadused. See võimaldab voolu ühes suunas, mille takistus on ettepoole kallutamise ajal väga madal (peaaegu nulltakistus). Samamoodi ei võimalda see teises suunas voolu - kuna see pakub vastupidise eelhäälestuse ajal väga suurt takistust (lõpmatu takistus toimib avatud vooluringina).

Gunn Diood

The dioodid on liigitatud erinevat tüüpi lähtudes nende tööpõhimõtetest ja omadustest. Nende hulka kuuluvad ülddiood, Schotty diood, Shockley diood, püsivooludiood, Zeneri diood , Valgusdiood, fotodiood, tunnelidiood, Varactor, vaakumtoru, laserdiood, PIN-diood, Peltier-diood, Gunni diood ja nii edasi. Erijuhul käsitletakse selles artiklis Gunni dioodi tööd, omadusi ja rakendusi.

Mis on Gunni diood?

Gunni dioodi peetakse diooditüübiks, isegi kui see ei sisalda ühtegi tüüpilist PN-dioodi ristmikku nagu teised dioodid, kuid see koosneb kahest elektroodist. Seda dioodi nimetatakse ka ülekantud elektrooniliseks seadmeks. See diood on negatiivse diferentsiaaltakistuse seade, mida kasutatakse sageli väikese võimsusega ostsillaatorina mikrolaineahjud . See koosneb ainult N-tüüpi pooljuhtidest, milles elektronid on enamuslaengukandjad. Lühikeste raadiolainete, näiteks mikrolainete tekitamiseks kasutab see Gunni efekti.

Gunni dioodi struktuur

Joonisel kujutatud keskne piirkond on aktiivne piirkond, millele on korralikult lisatud N-tüüpi GaAs ja epitaksiaalne kiht paksusega umbes 8 kuni 10 mikromeetrit. Aktiivne piirkond paikneb kahe oomi kontakti omava piirkonna vahel. Dioodi ülekuumenemise ja enneaegse rikke vältimiseks ning termiliste piiride säilitamiseks on ette nähtud jahutusradiaator.

“mida teeb cdi kast atv -l ”

Nende dioodide ehitamiseks kasutatakse ainult N-tüüpi materjale, mis on tingitud ülekantud elektroniefektist, mis on kohaldatav ainult N-tüüpi materjalidele ja ei ole kohaldatav P-tüüpi materjalidele. Sagedust saab muuta, muutes aktiivse kihi paksust dopingu ajal.

Gunni efekt

Selle leiutas John Battiscombe Gunn 1960. aastatel pärast eksperimente GaAs-ga (Gallium Arsenide), ta täheldas oma katsete tulemustes müra ja võlgneb selle elektrilise võnkumise tekkimisele mikrolainesagedustel püsiva elektrivälja võrra, mille suurus on suurem kui läviväärtus. Seda nimetati Gunni efektiks pärast seda, kui selle avastas John Battiscombe Gunn.

Gunni efekti võib määratleda mikrolainevõimsuse tekitamisena (võimsus mikrolainesagedusega umbes GHz) alati, kui pooljuhtseadmele rakendatav pinge ületab kriitilise pinge või lävipinge väärtuse.

Gunni diood-ostsillaator

Gunni dioode kasutatakse ostsillaatorite ehitamiseks mikrolainete genereerimiseks sagedustega vahemikus 10 GHz kuni THz. See on negatiivse diferentsiaaltakistuse seade - seda nimetatakse ka ülekandeks elektronseadme ostsillaator - mis on häälestatud vooluring, mis koosneb Gunni dioodist, millele on rakendatud alalisvoolu eelpinge. Ja seda nimetatakse dioodi kallutamiseks negatiivse resistentsuse piirkonnaks.

Selle tõttu muutub vooluahela kogu diferentsiaaltakistus nulliks, kuna dioodi negatiivne takistus tühistub vooluahela positiivse takistusega, mille tulemusel tekivad võnked.

“mis on drl relee ”

Gunn Dioodi töö

See diood on valmistatud ühest tükist N-tüüpi pooljuht nagu galliumarseniid ja InP (indiumfosfiid). GaAs ja mõnel muul pooljuhtmaterjalil on nende elektroonilises sagedusstruktuuris ainult üks energiaväline riba, selle asemel, et neil oleks ainult kaks energiariba, st valents- ja juhtimisriba nagu tavalised pooljuhtmaterjalid. Need GaA-d ja mõned muud pooljuhtmaterjalid koosnevad kolmest energiaribast ja see kolmas kolmas riba on algstaadiumis tühi.

Kui sellele seadmele rakendatakse pinget, kuvatakse suurem osa rakendatud pingest kogu aktiivses piirkonnas. Vähese elektritakistusega juhtimisriba elektronid kantakse üle kolmandasse riba, kuna need elektronid on rakendatud pinge poolt hajutatud. GaAs-i kolmanda riba liikuvus on väiksem kui juhtivusribal.

Seetõttu suurendab ettepoole suunatud pinge suurenemine väljatugevust (väljatugevuste korral, kus rakendatav pinge on suurem kui lävipinge väärtus), seejärel elektronide arvu, mis jõuavad nende kiiruse vähendamisega olekusse, kus efektiivne mass suureneb, ja seega vool väheneb.

Seega, kui väljatugevust suurendatakse, siis triivi kiirus väheneb, mis loob V-I suhtel negatiivse juurdekasvupiirkonna. Seega suurendab pinge suurenemine takistust, luues katoodile viilu ja jõuab anoodini. Kuid püsiva pinge säilitamiseks luuakse katoodile uus viil. Samamoodi väheneb takistus, kui pinge väheneb, olemasoleva viilu kustutades.

Gunni dioodi omadused

Gunni dioodi karakteristikud

Gunni dioodi voolu-pinge suhte omadused on näidatud ülaltoodud graafikul koos selle negatiivse takistuse piirkonnaga. Need omadused on sarnased tunnelidioodi omadustega.

“seitsme segmendi kuva ühine anood ”

Nagu ülaltoodud graafikul näidatud, hakkab vool selles dioodis esialgu suurenema, kuid pärast teatud pingetaseme saavutamist (määratud pinge väärtuse korral, mida nimetatakse lävipinge väärtuseks), väheneb vool enne uuesti suurenemist. Piirkonda, kuhu vool langeb, nimetatakse negatiivse takistuse piirkonnaks ja tänu sellele see võnkub. Selles negatiivse takistuse piirkonnas toimib see diood nii ostsillaatori kui ka võimendina, kuna selles piirkonnas on dioodil võimalik signaale võimendada.

Gunni dioodi rakendused

Gunni dioodirakendused

Kasutatakse Gunni ostsillaatoritena sageduste genereerimiseks vahemikus 100mW 5GHz kuni 1W 35GHz väljunditeni. Neid Gunni ostsillaatoreid kasutatakse raadioside , sõjaväe- ja kommertsradariallikad.
Kasutatakse rikkurite rööbastelt mahasõidu vältimiseks anduritena.
Kasutatakse tõhusate mikrolainegeneraatoritena, mille sagedusvahemik on kuni sadu GHz.
Kasutatakse kaugvibratsiooni detektorite ja pöörlemiskiiruse mõõtmiseks tahhomeetrid .
Kasutatakse mikrolainevoolugeneraatorina (Pulsed Gunn dioodgeneraator).
Kasutatakse mikrolainesaatjates mikrolaine raadiolainete genereerimiseks väga väikese võimsusega.
Kasutatakse mikroelektroonikas kiiresti juhitavate komponentidena, näiteks pooljuht-süstelaserite moduleerimiseks.
Kasutatakse alla millimeetri lainete rakendustena, korrutades Gunni ostsillaatori sagedus dioodi sagedusega.
Mõned muud rakendused hõlmavad ukse avanemisandureid, protsessi juhtimisseadmeid, tõkkepuude kasutamist, perimeetri kaitset, jalakäijate turvasüsteeme, lineaarset kauguse indikaatorit, nivooandurit, niiskusesisalduse mõõtmist ja sissetungijate alarme.

Loodame, et teil on ülevaade Gunni dioodist, Gunni dioodi omadustest, Gunni efektist, Gunni dioodostsillaatorist ja selle rakendustega töötamisest. Gunni dioodide kohta lisateabe saamiseks saatke oma päringud allpool kommenteerides.

Foto autorid: