Что такое диод Ганна: конструкция и принцип работы

В полупроводниковых материалах GaAs электроны находятся в двух состояниях, таких как низкая массовая скорость и высокая скорость низкой массы. Требование адекватного электрического поля заставляет электроны переходить из состояния с низкой массой в состояние с высокой массой. В этом конкретном состоянии электроны могут образовывать группу и двигаться с постоянной скоростью, что может вызвать протекание тока серией импульсов. Это известно как эффект Ганна, который используется диодами Ганна. Эти диоды являются лучшими и наиболее часто доступными устройствами из семейства TED (устройства с переносом электронов). Эти типы диодов используются как преобразователи постоянного тока в микроволновые с особенностями отрицательного сопротивления массивного GaAs (арсенид галлия), и для них требуется типичный источник питания со стабильным напряжением с меньшим сопротивлением, чтобы можно было исключить сложные схемы. В этой статье обсуждается обзор диода Ганна. Что такое диод Ганна? Диод Ганна изготовлен из полупроводника N-типа, поскольку он состоит из основных носителей заряда, таких как электроны. Этот диод использует свойство отрицательного сопротивления для создания тока на высоких частотах. Этот диод в основном используется для генерации микроволновых сигналов около 1 ГГц и радиочастот около 100 ГГц. Диоды Ганна также известны как TED (устройства с переносом электронов). Несмотря на то, что это диод, устройства не имеют PN-перехода, но имеют эффект, называемый эффектом Ганна. Диод Ганна Этот эффект был назван в честь изобретателя Дж. Б. Ганна. Эти диоды очень просты в использовании, они представляют собой недорогую технику для генерации СВЧ-сигналов, часто помещаемых в волновод для создания простой резонансной полости. Символ диода Ганна показан ниже.Конструкция диода Ганна Symbol Изготовление диода Ганна может быть выполнено из полупроводника N-типа. Чаще всего используются материалы GaAs (арсенид галлия) и InP (фосфид индия), а также другие материалы, такие как Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. перенесенный электрон просто соответствует электронам, а не дыркам, обнаруженным в материале p-типа. В этом устройстве есть 3 основных области, которые называются верхней, нижней и средней областями.Конструкция Общий метод изготовления этого диода заключается в выращивании эпитаксиального слоя на вырожденной подложке n +. Толщина активного слоя составляет от нескольких микрон до 100 микрон, а уровень легирования этого слоя составляет от 1014 см-3 до 1016 см-3. Но этот уровень легирования значительно ниже, что используется для верхней и нижней частей устройства. В зависимости от необходимой частоты толщина будет меняться. Осаждение n + -слоя может быть выполнено эпитаксиально, в противном случае с легированием посредством ионной имплантации. Обе области этого устройства, такие как верх и низ, глубоко легированы, чтобы обеспечить материал n +. Это дает необходимые области с высокой проводимостью, которые требуются для подключений к устройству. Как правило, эти устройства размещаются на проводящей опоре, к которой подключается провод. Эта опора также может работать как радиатор, который опасен для отвода тепла. Другое клеммное соединение диода может быть выполнено через золотое соединение, нанесенное на поверхность вершины. Здесь золотое соединение необходимо из-за его высокой проводимости и относительной стабильности. При изготовлении материал устройства должен быть бездефектным, а также иметь чрезвычайно постоянный диапазон допирования. Работа диода Ганна Принцип работы диода Ганна в основном зависит от эффекта Ганна. В некоторых материалах, таких как InP и GaAs, как только пороговый уровень достигается за счет электрического поля внутри материала, подвижность электронов одновременно уменьшается. Когда электрическое поле увеличивается, возникает отрицательное сопротивление. Как только напряженность электрического поля для материала GaAs достигает своего значительного значения на отрицательном электроде, может образовываться область с низкой подвижностью электронов. Эта область движется со средней скоростью электронов к + Ve электроду. Ганн-диод включает область отрицательного сопротивления на его ВАХ. Как только значительное значение будет достигнуто через отрицательный электрод из GaAs, появится область из-за подвижности электронов с низким уровнем. После этого он переместится на положительный электрод. Как только он встречает домен с сильным электрическим полем через положительный электрод на отрицательном электроде, начинает воспроизводиться циклический тип области с меньшей подвижностью электронов, а также с высоким электрическим полем. Цикличность этого инцидента вызывает колебания с частотой 100 ГГц. Как только это значение превысит, колебания начнут быстро исчезать. Характеристики Характеристики диода Ганна показывают область отрицательного сопротивления на его характеристической кривой VI, показанной ниже. Таким образом, эта область позволяет диоду усиливать сигналы, поэтому его можно использовать в генераторах и усилителях. Но чаще всего используются генераторы на диодах Ганна.Характеристики диода Ганна Здесь область отрицательного сопротивления в диоде Ганна представляет собой не что иное, как когда ток увеличивается, напряжение падает. Это изменение фазы позволяет диоду работать как генератор и усилитель. Ток в этом диоде увеличивается за счет постоянного напряжения. В определенном конце поток тока начнет уменьшаться, поэтому это называется пиковой или пороговой точкой. Как только пороговая точка будет пересечена, ток начнет уменьшаться, чтобы создать область отрицательного сопротивления внутри диода. Режимы работы диода Ганна Работа диода Ганна может осуществляться в четырех режимах, которые включают следующие: Режим колебания LSA Режим колебания схемы смещения Режим колебаний ружья Режим колебаний ружья может быть определен в области, где сумма частот может быть умножена на длину 107 см / с. Сумму легирования можно умножить на длину более 1012 / см2. В этой области диод нестабилен из-за циклического образования либо области сильного поля, либо слоя накопления. Режим стабильного усиления Этот вид режима может быть определен в области, где сумма частот, умноженных на длину, составляет 107 см / с и Длина легирующего продукта для диапазонов времени от 1011 до 1012 / см2. Режим колебаний LSA Этот вид режима может быть определен в области, где сумма значений длины частоты составляет 107 см / с, а коэффициент легирования можно разделить на диапазоны частот. из 2х104 и 2х105. Режим осцилляции цепи смещения Этот вид режима возникает просто после того, как имеет место либо колебание LSA, либо колебание Ганна. Как правило, это область, где произведение частоты на время и продолжительность очень мало, чтобы появиться на рисунке. После того, как смещение диода большого объема выполняется до порогового значения, средний ток внезапно падает, когда начинается колебание Ганна. Схема генератора диода Ганна Принципиальная схема цепи генератора диода Ганна показана ниже. Применение диодной схемы Ганна показывает область отрицательного сопротивления. Отрицательное сопротивление через паразитную емкость и индуктивность выводов может привести к колебаниям.Схема генератора на диоде Ганна В большинстве случаев релаксационные колебания будут иметь огромную амплитуду, что приведет к повреждению диода. Таким образом, на диоде используется большой конденсатор, чтобы избежать этого отказа. Эта характеристика в основном используется для разработки генераторов на верхних частотах в диапазоне от ГГц до ТГц. Здесь можно регулировать частоту, добавив резонатор. В приведенной выше схеме эквивалент схемы с сосредоточенными параметрами представляет собой волновод или коаксиальную линию передачи. Здесь доступны GaAs-диоды Ганна для работы в диапазоне от 10 ГГц до 200 ГГц при мощности от 5 до 65 МВт. Эти диоды также могут использоваться в качестве усилителей. Преимущества Преимущества диода Ганна заключаются в следующем. Этот диод доступен в небольшом размере и портативен. Из-за того, что стоимость этого диода меньше. На высоких частотах этот диод стабилен и надежен. -сигнальный коэффициент (NSR), потому что он защищен от раздражающих шумов. Он включает в себя широкую полосу пропускания Недостатки К недостаткам диода Ганна можно отнести следующее: низкая температурная стабильность этого диода; рабочий ток этого устройства, следовательно, высокая рассеиваемая мощность; диод Ганна. КПД низок ниже 10 ГГц. Включите напряжение этого устройства высокое. ЧМ-шум высокий для определенных приложений Диапазон настройки высокий Приложения Применения диода Ганна включают следующее. Эти диоды используются в качестве генераторов и усилителей. .Они используются в военных, коммерческих радиолокационных источниках и радиосвязи.Этот диод используется в импульсном генераторе диода Ганна. В микроэлектронике эти диоды используются в качестве устройств быстрого управления для модуляции лазерного луча. Используются в полицейских радарах. Эти диоды применяются в тахометрах. Они используются в качестве источников накачки в параметрических усилителях. и безопасность пешеходов и т. д. Он используется в доплеровских радарах с непрерывной волной. Он широко используется в передатчиках релейной линии передачи данных. Он используется в электронных генераторах для генерации микроволновых частот. Эти типы диодов также называются TED (Transferred Electronic Device). Обычно они используются для высокочастотных колебаний. Вот вам вопрос, что такое эффект Ганна?

Оставить сообщение 

Список сообщений