Що таке діод IMPATT: будівництво та його робота

Концепція діода IMPATT була насправді винайдена в 1954 році Вільямом Шоклі. Таким чином, він розширив ідею створення негативного опору за допомогою такого механізму, як затримка транзитного часу. Він запропонував техніку інжекції для носіїв заряду в PN-переході з упередженим упередженням і опублікував свою думку в Technical Journal of Bell Systems в 1954 році під назвою «Негативний опір, що виникає через час проходження в напівпровідникових діодах». Крім того, пропозиція не була подовжено до 1958 року, оскільки Bell Laboratories впровадила свою структуру діода P+ NI N+, а після цього вона називається діодом Read. Після цього в 1958 році був опублікований технічний журнал під назвою «Пропонований високочастотний діод з негативним опором». У 1965 році був виготовлений перший практичний діод і спостерігалися перші коливання. Діод, який використовується для цієї демонстрації, був виготовлений із кремнію зі структурою P+N. Пізніше була перевірена робота діода Read, після чого в 1966 році був продемонстрований PIN -діод. Що таке діод IMPATT? Повною формою діода IMPATT є лавинний час проходження іонізації IMPatt. Це надзвичайно потужний діод, який використовується в мікрохвильових печах. Як правило, він використовується як підсилювач і генератор на мікрохвильових частотах. Діапазон робочих частот діода IMPATT коливається від 3 до 100 ГГц. Як правило, цей діод генерує негативні характеристики опору, тому працює як генератор на мікрохвильових частотах для генерування сигналів. В основному це пов’язано з ефектом часу проходження та ефектом ударної іонізаційної лавини. Класифікація діодів IMPATT може бути виконана за двома типами, а саме з одинарним дрейфом і подвійним дрейфом. Пристрої з одиночним дрейфом є ​​P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. Коли ми розглядаємо пристрій P+NN+, перехід P+N підключається у зворотному зсуві, тоді він викликає лавинний пробій, що спричинює область P+ для введення в NN+ зі швидкістю насичення. Але дірки, інжектовані з області NN+, не дрейфують, що називають одиничними дрейфовими пристроями. Найкращим прикладом пристроїв подвійного дрейфу є P+PNN+. У таких пристроях, коли PN-перехід зміщується близько до лавинного пробою, тоді дрейф електронів може здійснюватися через область NN+, тоді як отвори проносяться через область PP+, яка відома як пристрої з подвійним дрейфом. Діод IMPATT включає в себе наступне. Діапазон робочих частот від 3 ГГц до 100 ГГц Принцип роботи діода IMPATT полягає в лавинному множенні. Вихідна потужність становить 1 Вт CW і більше 400 Вт імпульсна Ефективність становить 3% CW і 60% імпульсів під 1 ГГц. Більш потужний діод порівняно з відсутністю GUNN. Конструкція та робота діода 30dbIMPATTКонструкція діода IMPATT показана нижче. Цей діод містить чотири області, такі як P+-NI-N+. Структура як PIN-діода, так і IMPATT однакова, але він працює на надзвичайно високому градієнті напруги приблизно 400 кВ/см для створення лавинного струму. Зазвичай для його виготовлення в основному використовуються різні матеріали, такі як Si, GaAs, InP або Ge. Конструкція діода IMPATT У порівнянні зі звичайним діодом, цей діод використовує дещо іншу структуру, оскільки; звичайний діод виходить з ладу в лавинному стані. Оскільки величезна кількість поточної генерації викликає у ньому теплоутворення. Тому на мікрохвильових частотах відхилення в структурі в основному використовується для генерування радіочастотних сигналів. Як правило, цей діод використовується в мікрохвильових генераторах. Тут на діод IMPATT подається постійний струм для генерування виходу, який коливається після використання відповідної налаштованої схеми всередині схеми. Але він також створює великий діапазон фазового шуму, що означає, що він використовується в простих передавачах частіше, ніж в гетеродних генераторах в приймачах, де продуктивність фазового шуму зазвичай є більш значною. Цей діод працює з досить високою напругою, наприклад 70 вольт або вище. Цей діод може обмежувати застосування через фазовий шум. Тим не менш, ці діоди в основному є привабливою альтернативою для мікрохвильових діодів для кількох регіонів. Схема діода IMPATT Застосування діода IMPATT показано нижче. Як правило, цей вид діодів в основному використовується на частотах вище 3 ГГц. Помічено, що щоразу, коли налаштована схема подається з напругою в області напруги пробою в напрямку IMPATT, тоді виникне коливання. У порівнянні з іншими діодами, цей діод використовує негативний опір, і цей діод здатний генерувати великий діапазон Потужність зазвичай становить десять ват або більше залежно від пристрою. Робота цього діода може здійснюватися від джерела живлення за допомогою струмообмежувального резистора. Значення цього обмежує потік струму до необхідного значення. Струм подається через радіочастотний дросель, щоб відокремити постійний струм від радіочастотного сигналу. Схема діодів IMPATT. Мікрохвильовий діод IMPATT розташований за межами налаштованої схеми, але зазвичай цей діод може розташовуватися всередині хвилеводної порожнини, яка дає необхідну налаштовану схему. При подачі напруги схема розгойдується. Основним недоліком діода IMPATT є його робота, оскільки він створює великий діапазон фазових шумів через механізм лавинного пробою. Ці пристрої використовують технологію арсеніду галію (GaAs), яка набагато краща в порівнянні з кремнієм. Це є результатом дуже швидших коефіцієнтів іонізації для носіїв заряду. Різниця між діодами IMPATT та діодами Трапатта Основна відмінність між діодами IMPATT та діодами Trapatt на основі різних специфікацій обговорюється нижче. % в імпульсному режимі & 0.5% в CWІмпульсному режимі становить 100 – 1% Вихідна потужність10 Вт(CW) 1 Вт(Імпульсний) Понад 10 Вт Шум Рисунок 60 дБ3 дББазові напівпровідникиSi, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+PIPN+ Reverse bias PPN+ N ​​Reverse bias. PN JunctionHarmonicsLowStrong RuggednessYesYesSizeTinyTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillatorІМПАТТ Діод характеристикиХарактеристики діода IMPATT включають наступне. Він працює в умовах зворотного зміщення.Матеріали, що використовуються для виготовлення цих діодів, є ефектами InP. лавина також l як час проходження. У порівнянні з діодами Ганна, вони забезпечують високу потужність/шум і шум, тому їх використовують у приймачах для місцевих генераторів. Різниця фаз між струмом і напругою становить 20 градусів. Тут фазова затримка з 90 градусами в основному пов'язана з ефектом лавини, тоді як кут, що залишився, пов'язаний з часом проходження. Вони в основному використовуються там, де потрібна висока вихідна потужність, як-от генератори та підсилювачі. Вихідна потужність, яку забезпечує цей діод, знаходиться в діапазоні міліметрів. -Частота хвилі. При меншій частоті вихідна потужність обернено пропорційна частотам, тоді як на високих частотах вона обернено пропорційна квадрату частоти. Переваги. Переваги діода IMPATT включають наступне. Він дає високий робочий діапазон. Його розміри невеликі. Вони економічні. При високій температурі він забезпечує надійну роботу. У порівнянні з іншими діодами, він має високі потужності. Щоразу, коли він використовується як підсилювач, він працює як вузькосмуговий пристрій. Ці діоди використовуються як чудові мікрохвильові генератори. Для системи мікрохвильової передачі цей діод може генерувати несучий сигнал. НедолікиДо недоліків діода IMPATT можна віднести Це дає менший діапазон налаштування. Він дає високу чутливість до різних умов експлуатації. У лавинній області швидкість створення пари електрон-дірка може спричинити високий рівень шуму. Для умов експлуатації вона чутлива. При належному догляді Якщо не використовувати, то він може пошкодитися через величезний електронний реактивний опір. Порівняно з TRAPATT, він забезпечує меншу ефективність. Діапазон налаштування діода IMPATT не є хорошим, як у діода Ганна. Він генерує паразитний шум у більш високих діапазонах порівняно з діодами Gunn & klystron .Застосування Застосування діодів IMPATT включають наступне. Ці типи діодів використовуються як мікрохвильові осцилятори в модуляторах вихідних генераторів і мікрохвильових генераторах. Вони використовуються в безперервних радарах, електронних контрзаходах та мікрохвильових каналах. Вони використовуються для посилення через негативний опір .Ці діоди використовуються в параметричних підсилювачах, НВЧ генераторах, НВЧ генераторах. А також використовується в телекомунікаційних передавачах, системах охоронної сигналізації та приймачах. Модульований вихідний генератор CW Доплерівський радарний передавач, мікрохвильовий генератор, передавач FM телекомунікаційного приймача LO Параметричний підсилювач сигналізації про вторгнення. Отже, це все про огляд діодів IMPATT, їх конструкцію, роботу, роботу. Ці напівпровідникові пристрої використовуються для генерації високопотужних мікрохвильових сигналів в діапазоні частот від 3 ГГц до 100 ГГц. Ці діоди застосовні до меншої кількості сигналів тривоги та радарних систем.

Залишити повідомлення 

список повідомлень