Diodas yra dviejų gnybtų puslaidininkis elektroninis komponentas kuris pasižymi netiesinėmis srovės įtampos charakteristikomis. Jis leidžia srovę viena kryptimi, kai jos pasipriešinimas yra labai mažas (beveik nulis atsparumo) per priekį. Panašiai, kita kryptimi, jis neleidžia tekėti srovei, nes atvirkštinio poslinkio metu jis siūlo labai didelį pasipriešinimą (begalinis pasipriešinimas veikia kaip atvira grandinė).

Gunno diodas

diodai skirstomi į skirtingus tipus remiantis jų darbo principais ir savybėmis. Tai apima bendrą diodą, Schotty diodą, Shockley diodą, pastovios srovės diodą, „Zener“ diodas , Šviesos diodas, fotodiodas, tunelio diodas, varaktorius, vakuuminis vamzdelis, lazerinis diodas, PIN diodas, Peltier diodas, Gunno diodas ir kt. Ypatingu atveju šiame straipsnyje aptariama Gunno diodo veikimas, charakteristikos ir taikymas.

Kas yra Gunno diodas?

Gunno diodas laikomas diodo tipu, net jei jame nėra jokio tipiško PN diodų jungties, kaip ir kituose dioduose, tačiau jis susideda iš dviejų elektrodų. Šis diodas taip pat vadinamas perkeltu elektroniniu prietaisu. Šis diodas yra neigiamas diferencinės varžos įtaisas, kuriam generuoti dažnai naudojamas kaip mažos galios osciliatorius mikrobangų krosnelės . Jį sudaro tik N tipo puslaidininkiai, kuriuose elektronai yra daugiausiai krūvininkų. Norėdami generuoti trumpas radijo bangas, tokias kaip mikrobangos, jis naudoja „Gunn“ efektą.

Gunnio diodų struktūra

Centrinis regionas, pavaizduotas paveikslėlyje, yra aktyvus regionas, kuris yra tinkamai legiruotas N tipo GaAs ir epitaksinis sluoksnis, kurio storis yra maždaug nuo 8 iki 10 mikrometrų. Aktyvus regionas yra tarp dviejų regionų, turinčių omų kontaktų. Norint išvengti perkaitimo ir priešlaikinio diodo gedimo bei palaikyti šilumines ribas, įrengta šilumos kriauklė.

“kaip pasidaryti šviesos jutiklį ”

Šiems diodams konstruoti naudojama tik N tipo medžiaga, kuri atsiranda dėl perkelto elektrono efekto, taikomo tik N tipo medžiagoms, ir netaikoma P tipo medžiagoms. Dažnis gali būti keičiamas keičiant aktyvaus sluoksnio storį dopingo metu.

Gunno efektas

Jį išrado Johnas Battiscombe'as Gunnas 1960-aisiais po eksperimentų su GaAs (Gallium Arsenide), jis savo eksperimentų rezultatuose pastebėjo triukšmą ir buvo skolingas elektrinių virpesių generavimui mikrobangų dažniuose, kai pastovus elektrinis laukas buvo didesnis nei ribinė vertė. Jis buvo pavadintas „Gunn Effect“ po to, kai jį atrado Johnas Battiscombe'as Gunnas.

„Gunn“ efektą galima apibrėžti kaip mikrobangų galios generavimą (galia, kai mikrobangų dažnis yra maždaug keli GHz), kai puslaidininkio įtaisui naudojama įtampa viršija kritinę įtampos ar slenksčio įtampos vertę.

Gunno diodų osciliatorius

„Gunn“ diodai naudojami osciliatorių, skirtų mikrobangoms, kurių dažnis svyruoja nuo 10 GHz iki THz, generavimui. Tai yra neigiamos diferencinės varžos įtaisas, dar vadinamas perkeltu elektronų prietaiso osciliatorius - kuri yra sureguliuota grandinė, susidedanti iš Gunno diodo su jam pritaikyta nuolatinės įtampos įtampa. Tai vadinama diodo pakreipimu į neigiamą atsparumo sritį.

Dėl šios priežasties bendra grandinės diferencinė varža tampa lygi nuliui, nes neigiamas diodo pasipriešinimas panaikinamas su teigiama grandinės varža, dėl kurios atsiranda virpesiai.

“12 V įtampos stabilizatorius automobiliui ”

Gunno diodo darbas

Šis diodas pagamintas iš vieno gabalo N tipo puslaidininkis tokie kaip galio arsenidas ir InP (indžio fosfidas). GaAs ir kai kurios kitos puslaidininkinės medžiagos savo elektroninėje juostos struktūroje turi vieną papildomą energijos juostą, užuot turėjusios tik dvi energijos juostas, t. valentinės juostos ir laidumo juostos, kaip ir įprastos puslaidininkinės medžiagos. Šiuos GaA ir kai kurias kitas puslaidininkines medžiagas sudaro trys energijos juostos, o ši papildoma trečioji juosta pradiniame etape yra tuščia.

Jei šiam įrenginiui taikoma įtampa, didžioji panaudotos įtampos dalis atsiranda visame aktyviajame regione. Elektros iš laidumo juostos, turinčios nereikšmingą elektrinę varžą, perkeliamos į trečiąją juostą, nes šie elektronai yra išsklaidyti veikiamos įtampos. Trečiosios „GaAs“ juostos judrumas yra mažesnis nei laidumo juostos.

Dėl to priekinės įtampos padidėjimas padidina lauko stiprį (lauko stiprumui, kai naudojama įtampa yra didesnė už slenkstinės įtampos vertę), tada elektronų skaičius, pasiekiantis būseną, kurioje efektyvioji masė padidėja, sumažinant jų greitį, ir taigi srovė sumažės.

Taigi, jei lauko stipris bus padidintas, tada dreifo greitis sumažės, o tai sukuria neigiamą V-I santykio pasipriešinimo sritį. Taigi, padidėjus įtampai, padidės pasipriešinimas, sukuriant katodo gabalėlį ir pasiekiant anodą. Tačiau norint išlaikyti pastovią įtampą, katode sukuriamas naujas pjūvis. Panašiai, jei įtampa mažėja, tada varža sumažės gesinant bet kokį esamą pjūvį.

Gunno diodo charakteristikos

Gunno diodų charakteristikos

Gunno diodo srovės ir įtampos santykio charakteristikos pateikiamos aukščiau pateiktame grafike su jo neigiamos varžos sritimi. Šios charakteristikos yra panašios į tunelio diodo charakteristikas.

“trifazis kintamosios srovės indukcinis variklis ”

Kaip parodyta aukščiau pateiktame grafike, iš pradžių srovė pradeda didėti šiame diode, tačiau pasiekus tam tikrą įtampos lygį (esant tam tikrai įtampos vertei, vadinamai slenksčio įtampos verte), srovė sumažėja, kol vėl padidėja. Sritis, kurioje krinta srovė, vadinama neigiamo pasipriešinimo sritimi ir dėl to ji svyruoja. Šiame neigiamo pasipriešinimo srityje šis diodas veikia ir kaip osciliatorius, ir kaip stiprintuvas, nes šiame regione diodas įgalina sustiprinti signalus.

Gunno diodo programos

„Gunn“ diodų programos

Naudojami kaip Gunn osciliatoriai generuoti dažnius nuo 100mW 5GHz iki 1W 35GHz išėjimų. Šie Gunn osciliatoriai yra naudojami radijo ryšys , karinių ir komercinių radarų šaltinių.
Naudojami kaip jutikliai pažeidėjams aptikti, kad būtų išvengta traukinių bėgių.
Naudojami kaip efektyvūs mikrobangų generatoriai, kurių dažnių diapazonas yra iki šimtų GHz.
Naudojamas nuotoliniams vibracijos detektoriams ir sukimosi greičio matavimui tachometrai .
Naudojamas kaip mikrobangų srovės generatorius (Pulsed Gunn diodų generatorius).
Naudojamas mikrobangų siųstuvuose mikrobangų radijo bangoms generuoti esant labai mažai galios.
Naudojami kaip greitai valdomi komponentai mikroelektronikoje, pavyzdžiui, puslaidininkių įpurškimo lazerių moduliavimui.
Naudojamas kaip milimetrinių bangų taikymas, dauginant Gunno osciliatoriaus dažnį su diodo dažniu.
Kai kurios kitos programos apima durų atidarymo jutiklius, procesų valdymo įtaisus, užtvarų valdymą, apsaugą nuo perimetro, pėsčiųjų saugos sistemas, linijinius atstumo rodiklius, lygio jutiklius, drėgmės kiekio matavimą ir įsibrovimo pavojaus signalus.

Tikimės, kad supratote Gunn diodą, Gunn diodo charakteristikas, Gunn Effect, Gunn diodo osciliatorių ir jo darbą su programomis trumpai. Norėdami gauti daugiau informacijos apie „Gunn“ diodus, pateikite savo užklausas komentuodami žemiau.

Nuotraukų kreditai: