Що таке діод Ганна: будівництво та його робота

У напівпровідникових матеріалах GaAs електрони присутні у двох станах, таких як висока маса з низькою швидкістю та низька маса з високою швидкістю. Вимагаючи адекватного електричного поля, електрони змушені переходити зі стану з низькою масою у стан з високою масою. У цьому конкретному стані електрони можуть утворювати групу і рухатися з послідовною швидкістю, що може викликати протікання струму в серії імпульсів. Отже, це відоме як ефект Ганна, який використовується діодами Ганна. Ці діоди є найкращими і найчастіше доступними пристроями з сімейства TED (пристрої з перенесеними електронами). Ці типи діодів використовуються як перетворювачі постійного струму в мікрохвильові з негативними характеристиками опору об'ємних GaAs (арсенід галію), і вони потребують типового стабільного джерела живлення з меншим опором, щоб можна було усунути складну схему. У цій статті розглянуто огляд діода Ганна. Що таке діод Ганна? Діод Ганна виготовлений з напівпровідника N-типу, оскільки він містить більшість носіїв заряду, таких як електрони. Цей діод використовує властивість негативного опору для виробництва струму на високих частотах. Цей діод в основному використовується для виробництва мікрохвильових сигналів на частоті 1 ГГц та РЧ частот близько 100 ГГц. Діоди Ганна також відомі як TED (пристрої з перенесеними електронами). Навіть якщо це діод, пристрої не мають PN-переходу, але включають ефект під назвою ефект Ганна. Діод Ганна Цей ефект був названий на основі винахідника, а саме Дж. Б. Ганна. Ці діоди дуже прості у використанні, вони утворюють недорогу техніку для генерування мікрохвильових РЧ-сигналів, часто розміщуються у хвилеводі для створення легкої резонансної порожнини. Символ діода Ганна показаний нижче.Символ Конструкція діода Ганна Виготовлення діода Ганна можна здійснити за допомогою напівпровідника N-типу. Найчастіше використовуються матеріали GaAs (арсенід галію) та InP (фосфід індію) та інші матеріали, такі як Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Дуже важливо використовувати матеріал типу n, оскільки ефект перенесений електрон просто підходить для електронів, а не дірок у матеріалі р-типу. У цьому пристрої є 3 основні області, які називаються верхньою, нижньою та середньою областями.Загальний метод виробництва цього діода - вирощування та епітаксіальний шар на виродженій n+ підкладці. Товщина активного шару коливається від кількох мікрон до 100 мікрон, а рівень легування цього шару коливається від 1014 см-3 до 1016 см-3. Але цей рівень допінгу значно низький, що використовується для верхньої та нижньої областей пристрою. Виходячи з необхідної частоти, товщина зміниться. Осадження шару n+ може бути здійснено епітаксіально, інакше легованим шляхом іонної імплантації. Обидві області цього пристрою, як верхня та нижня, глибоко леговані, щоб надати матеріал n+. Це забезпечує необхідні області високої провідності, необхідні для підключення до пристрою. Як правило, ці пристрої розміщуються на провідній опорі, до якої здійснюється з'єднання проводу. Ця опора також може працювати як радіатор, який небезпечно видаляти тепло. Інше клемне з'єднання діода можна здійснити через золоте з'єднання, яке нанесено на поверхню вершини. Тут з'єднання золота необхідно через його високу провідність та відносну стабільність. Під час виробництва матеріальний пристрій має бути бездефектним, а також включати надзвичайно послідовний діапазон допінгу. У деяких матеріалах, таких як InP & GaAs, як тільки пороговий рівень досягається через електричне поле всередині матеріалу, рухливість електронів одночасно зменшиться. Коли електричне поле посилюється, генерується негативний опір. Після того, як напруженість електричного поля для матеріалу GaAs досягне свого значного значення на негативному електроді, може утворитися область низької рухливості електронів. Ця область рухається через середню швидкість електронів до електрода +Ve. Ганнів діод включає область негативного опору за своїми характеристиками CV. Як тільки значне значення буде досягнуто через негативний електрод GaAs, тоді буде область через рухливість низьких електронів. Після цього він перейде на позитивний електрод. Як тільки він зустріне область сильного електричного поля через позитивний електрод на негативному електроді, тоді циклічний тип області для меншої рухливості електронів, а також сильне електричне поле почне відтворюватися знову. Циклічність цього інциденту викликає коливання з частотами 100 ГГц. Як тільки це значення перевищить, коливання почнуть швидко зникати. Характеристики Характеристики діода Ганна показують область негативного опору на його характеристичній кривій VI, показаній нижче. Таким чином, ця область дозволяє діоду підсилювати сигнали, тому його можна використовувати в осциляторах та підсилювачах. Але найчастіше використовуються діодні генератори Ганна.Характеристики діода Ганна Тут зона негативного опору в діоді Ганна не що інше, як як тільки потік струму збільшується, тоді напруга падає. Ця зворотна фаза дозволяє діоду працювати як генератор і підсилювач. Потік струму в цьому діоді збільшується через постійну напругу. На певному кінці потік струму почне зменшуватися, тому це називається піковою або пороговою точкою. Після перетину граничної точки потік струму почне зменшуватись, щоб створити діод з від'ємною зоною опору. Режими роботи діода Ганна Дію діода Ганна можна виконувати в чотирьох режимах, які включають наступне. Режим Режим коливань LSA Режим коливань по ланцюгу Режим коливань Ганна Режим коливань Ганна можна визначити в області, де суму частоти можна помножити на довжину 107 см/с. Суму допінгу можна помножити на довжину, яка перевищує 1012/см2. У цій області діод не є стабільним через утворення циклічної області високого поля та шару накопичення. довжина допінгового продукту для часових діапазонів від 107 & 1011/см 1012. Режим коливання LSA Цей вид режиму можна визначити в області, де сума тривалості частоти становить 2 см/с, а коефіцієнт допінгу можна розділити на діапазони частот. від 107 × 2 і 104 × 2. Режим коливання ланцюга такого типу Цей режим відбувається просто після того, як відбувається коливання LSA або Ганна. Взагалі, це область, де часовий добуток частоти дуже малий, щоб з'явитися на малюнку. Після того, як зміщення основного діода буде досягнуто порогового значення, середній струм раптово падає, коли починається коливання Ганна. Застосування діаграми діодів Ганна показує область негативного опору. Негативний опір через розсіяну ємність та індуктивність провідника може призвести до коливань.Схема осцилятора діода Ганна У більшості випадків релаксаційні коливання включають величезну амплітуду, яка пошкодить діод. Тому на діоді використовується великий конденсатор, щоб уникнути цієї несправності. Ця характеристика в основному використовується для проектування осциляторів на верхніх частотах в діапазоні від ГГц до ТГц. Тут частоту можна контролювати, додавши резонатор. У наведеній вище схемі еквівалент ланцюгової схеми є хвилеводом або коаксіальною лінією передачі. Тут діоди GaAs Gunn доступні для роботи в діапазоні від 10 ГГц до 200 ГГц при потужності 5 МВт - 65 МВт. Ці діоди також можна використовувати як підсилювачі. Переваги До переваг діода Ганна можна віднести наступне. Цей діод доступний у невеликих розмірах та портативний Зробити вартість цього діода меншою На високих частотах цей діод є стабільним та надійним Він має покращений рівень шуму -коефіцієнт сигналу (NSR), оскільки він захищений від шуму. Він включає високу пропускну здатність. ефективність низька під 10 ГГц. Увімкніть високу напругу цього пристрою FM -шум високий для конкретних застосувань Діапазон налаштування високий Застосування Застосування діодів Ганна включають наступне. Ці діоди використовуються як осцилятори та підсилювачі. Він використовується в мікроелектроніці, наприклад, у контрольному обладнанні Вони використовуються у військових, комерційних радіолокаційних джерелах та радіозв'язку. Цей діод використовується в імпульсному гені діода Ганна В мікроелектроніці ці діоди використовуються як пристрої швидкого управління для модуляції лазерного променя. Використовуються в поліцейських радарах. Ці діоди застосовуються в тахометрах. Використовуються як джерела насосів у параметричних підсилювачах. & безпеку пішоходів і т. д. Він використовується в безперервних хвильових доплерівських радарах. Він широко використовується в передавачах мікрохвильового релейного каналу передачі даних. Він використовується в генераторах електроніки для генерації мікрохвильових частот. Таким чином, це все про огляд діода Ганна та його роботу. Ці типи діодів також називаються TED (Transferred Electronic Device). Як правило, вони використовуються для високочастотних коливань. Ось вам питання, що таке ефект Ганна?

Залишити повідомлення 

список повідомлень