Что такое диод IMPATT: конструкция и принцип работы

Концепция диода IMPATT была изобретена в 1954 году Уильямом Шокли. Поэтому он расширил идею создания отрицательного сопротивления с помощью такого механизма, как временная задержка прохождения. Он предложил метод инжекции носителей заряда в PN-переход с прямым смещением и опубликовал свою мысль в Техническом журнале Bell Systems в 1954 году под названием «Отрицательное сопротивление, возникающее во время прохождения в полупроводниковых диодах». продлен до 1958 года, когда Bell Laboratories внедрила свою диодную структуру P + NI N +, и после этого она стала называться диодом чтения. После этого в 1958 году был опубликован технический журнал под названием «Предлагаемый высокочастотный диод с отрицательным сопротивлением». В 1965 году был изготовлен первый практический диод и наблюдались первые колебания. Диод, который используется для этой демонстрации, был построен на кремнии со структурой P + N. Позже работа диода чтения была проверена, и после этого в 1966 году был продемонстрирован работающий PIN-диод. Что такое диод IMPATT? Полная форма диода IMPATT - это IMPatt ionization Avalanche Transit-Time. Это сверхмощный диод, используемый в микроволновых устройствах. Как правило, он используется в качестве усилителя и генератора на микроволновых частотах. Диапазон рабочих частот диода IMPATT составляет от 3 до 100 ГГц. Как правило, этот диод генерирует характеристики отрицательного сопротивления, поэтому работает как генератор на сверхвысоких частотах для генерации сигналов. Это в основном из-за эффекта времени пролета и эффекта лавины ударной ионизации. Классификация диодов IMPATT может быть сделана на два типа, а именно с одинарным дрейфом и двойным дрейфом. Устройства с одним дрейфом - это P + NN +, P + NIN +, N + PIP +, N + PP +. Когда мы рассматриваем устройство P + NN +, переход P + N подключается с обратным смещением, что вызывает лавинный пробой, который вызывает область P + для введения в NN + со скоростью насыщения. Но дырки, введенные из области NN +, не дрейфуют, что называется одиночным дрейфом. Лучший пример устройств с двойным дрейфом - P + PNN +. В устройствах этого типа всякий раз, когда PN-переход смещен близко к лавинному пробою, дрейф электронов может происходить через область NN +, тогда как дырки дрейфуют через область PP +, известную как устройства с двойным дрейфом. Диоды IMPATT включают в себя следующее: Диапазон рабочих частот от 3 ГГц до 100 ГГц Принцип работы диода IMPATT - лавинное умножение Выходная мощность 1 Вт в непрерывном режиме и более 400 Вт в импульсном режиме Эффективность 3% в непрерывном режиме и 60% в импульсном режиме при частоте менее 1 ГГц Более мощный по сравнению с диодом GUNN Коэффициент шума 30 дБ Конструкция и работа диода IMPATT Конструкция диода IMPATT показана ниже. Этот диод включает четыре области, такие как P + -NI-N +. Структура как PIN-диода, так и IMPATT одинакова, но он работает при чрезвычайно высоком градиенте напряжения примерно 400 кВ / см для генерации лавинного тока. Обычно для его изготовления в основном используются различные материалы, такие как Si, GaAs, InP или Ge. Конструкция диода IMPATT По сравнению с обычным диодом, этот диод имеет несколько иную структуру, потому что: нормальный диод в лавинном состоянии выйдет из строя. Поскольку огромное количество генерации тока вызывает тепловыделение внутри него. Таким образом, на микроволновых частотах отклонения в структуре в основном используются для генерации радиочастотных сигналов. Обычно этот диод используется в генераторах СВЧ. Здесь на IMPATT-диод подается постоянный ток для генерации выходного сигнала, который генерирует колебания, когда в цепи используется соответствующая настроенная схема. Выходной сигнал IMPATT-цепи постоянный и сравнительно высокий по сравнению с другими микроволновыми диодами. Но он также производит большой диапазон фазового шума, что означает, что он используется в простых передатчиках чаще, чем гетеродины в приемниках, где характеристики фазового шума обычно более значительны. Этот диод работает с довольно высоким напряжением, например, 70 вольт или выше. Этот диод может ограничивать применение из-за фазового шума. Тем не менее, эти диоды в основном являются привлекательной альтернативой СВЧ-диодам для нескольких регионов. Схема применения диода IMPATT в схеме диода IMPATT показана ниже. Как правило, этот тип диодов в основном используется на частотах выше 3 ГГц. Замечено, что всякий раз, когда настроенная схема подается с напряжением в области напряжения пробоя по направлению к IMPATT, будут возникать колебания. По сравнению с другими диодами, этот диод использует отрицательное сопротивление, и этот диод способен генерировать большой диапазон мощность обычно десять ватт или выше в зависимости от устройства. Работа этого диода может осуществляться от источника питания с помощью токоограничивающего резистора. Значение этого ограничивает поток тока до необходимого значения. Ток подается через ВЧ-дроссель, чтобы отделить постоянный ток от ВЧ-сигнала. Схема диода IMPATT СВЧ-диод IMPATT расположен за пределами настроенной цепи, но обычно этот диод может быть расположен внутри резонатора волновода, который дает необходимую настроенную схему. При подаче напряжения схема будет качаться. Основным недостатком диода IMPATT является его работа, поскольку он генерирует большой диапазон фазовых шумов из-за механизма лавинного пробоя. В этих устройствах используется технология арсенида галлия (GaAs), которая намного лучше по сравнению с кремнием. Это связано с очень быстрыми коэффициентами ионизации для носителей заряда. Разница между IMPATT и диодом Трапатта Основное различие между IMPATT и диодом Трапатта, основанное на различных спецификациях, обсуждается ниже. % в импульсном режиме и 0.5% в непрерывном режиме составляет 100-1% Выходная мощность 10 Вт (CW) 1 Вт (импульсный) Более 10 Вт Уровень шума 60 дБ 3 дБ Основные полупроводники Si, InP, Ge, GaAsSi Конструкция N + PIP + обратное смещение PN JunctionP + NN ++ или N + P P + Обратное смещение Соединение PN Гармоники Низкая ПрочностьДа Да Размер Крошечный Крошечный Применение Осциллятор, Усилитель Осциллятор Характеристики диода IMPATT Характеристики диода IMPATT включают следующее: он работает в условиях обратного смещения Материалы, используемые для производства этих диодов, - InP, Si и GaAs. лавины l как время прохождения. По сравнению с диодами Ганна они обеспечивают высокую мощность и шум, поэтому используются в приемниках для гетеродинов. Разность фаз между током и напряжением составляет 20 градусов. Здесь фазовая задержка с 90 градусами в основном из-за эффекта лавины, тогда как остающийся угол из-за времени прохождения. Они в основном используются там, где необходима высокая выходная мощность, например, в генераторах и усилителях. Выходная мощность, обеспечиваемая этим диодом, находится в диапазоне миллиметров. Частота волны. На меньшем количестве частот выходная мощность обратно пропорциональна частотам, тогда как на высоких частотах она обратно пропорциональна квадрату частоты. Преимущества К преимуществам диода IMPATT относятся следующие: он дает большой рабочий диапазон. Его размер небольшой. Они экономичны. При высоких температурах он обеспечивает надежную работу По сравнению с другими диодами, он обладает высокой мощностью. Когда он используется в качестве усилителя, он работает как узкополосное устройство. Эти диоды используются в качестве отличные микроволновые генераторы.Для системы микроволновой передачи этот диод может генерировать несущий сигнал.Недостатки К недостаткам диода IMPATT относятся Это дает меньший диапазон настройки. Это дает высокую чувствительность к различным рабочим условиям. В области лавины скорость генерации электронно-дырочных пар может вызвать сильное шумообразование. не снят, то он может быть поврежден из-за огромного электронного реактивного сопротивления. По сравнению с TRAPATT, он обеспечивает меньшую эффективность. Диапазон настройки диода IMPATT не так хорош, как у диода Ганна. Применение диодов IMPATT включает в себя следующее. Эти типы диодов используются в качестве микроволновых генераторов в модулированных выходных генераторах и микроволновых генераторах. Они используются в радарах непрерывного действия, электронных контрмерах и микроволновых каналах. Они используются для усиления через отрицательное сопротивление. .Эти диоды используются в параметрических усилителях, генераторах СВЧ, генераторах СВЧ. А также используется в телекоммуникационных передатчиках, системах и приемниках охранной сигнализации.Модулированный выходной осцилляторCW доплеровский радиолокационный передатчикМикроволновый генераторПередатчики FM-приемника электросвязи LOIntrusion Alarm NetworkПараметрический усилитель Таким образом, это все об обзоре диода IMPATT, конструкции, работы, различий и его применений. Эти полупроводниковые устройства используются для генерации мощных микроволновых сигналов в диапазоне частот от 3 до 100 ГГц. Эти диоды применимы к системам аварийной сигнализации и радарным системам с меньшей мощностью.

Оставить сообщение 

Список сообщений