गन डायोड ऑसिलेटर क्या है?

गन डायोड ऑस्किलेटर क्या है?

गन डायोड ऑस्किलेटर

गन डायोड ऑस्किलेटर (जिसे गन ऑस्किलेटर या ट्रांसफर्ड इलेक्ट्रॉन डिवाइस ऑस्किलेटर भी कहते हैं) माइक्रोवेव पावर का सस्ता स्रोत है और इसका मुख्य घटक गन डायोड या ट्रांसफर्ड इलेक्ट्रॉन डिवाइस (TED) होता है। ये रिफ्लेक्स क्लाइस्ट्रन ऑस्किलेटर की तरह ही काम करते हैं।

 गन ऑस्किलेटर में, गन डायोड को एक रिज़ोनेंट कॅविटी में रखा जाता है। एक गन ऑस्किलेटर में दो मुख्य घटक होते हैं: (i) डीसी बायस और (ii) ट्यूनिंग सर्किट।

गन डायोड कैसे काम करता है ऑस्किलेटर के रूप में डीसी बायस के रूप में

एक गन डायोड में, जैसे-जैसे लगाया गया डीसी बायस बढ़ता है, धारा शुरू में बढ़ती है जब तक कि यह थ्रेशहोल्ड वोल्टेज तक नहीं पहुंचती। इस बिंदु से आगे, जैसे-जैसे वोल्टेज बढ़ती जाती है, धारा ब्रेकडाउन वोल्टेज तक घटती जाती है। इस व्यवहार में चोटी से घाट के बीच का विस्तार जो जाना जाता है नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र।

गन डायोड की नकारात्मक प्रतिरोध प्रदर्शित करने की क्षमता, इसके समय के गुणों के साथ, इसे ऑस्किलेटर के रूप में काम करने की अनुमति देती है। यह होता है क्योंकि नकारात्मक प्रतिरोध वास्तविक प्रतिरोध को विरोध करता है, जिससे ऑप्टिमल धारा प्रवाह संभव होता है।

यह निरंतर ऑस्किलेशन की उत्पत्ति करता है जब तक डीसी बायस बना रहता है, हालांकि इन ऑस्किलेशनों की एम्प्लिट्यूड नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र की सीमाओं के भीतर सीमित रहती है। 

ट्यूनिंग सर्किट

गन ऑस्किलेटर के मामले में, ऑस्किलेशन आवृत्ति मुख्य रूप से गन डायोड की मध्य सक्रिय परत पर निर्भर करती है। हालांकि, रिज़ोनेंट आवृत्ति को यांत्रिक या विद्युत तरीकों से बाहर से ट्यून किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉनिक ट्यूनिंग सर्किट के मामले में, नियंत्रण वेवगाइड, माइक्रोवेव कॅविटी, वैरैक्टर डायोड या YIG गोले का उपयोग करके लाया जा सकता है।

यहाँ डायोड को कॅविटी में इस तरह से माउंट किया जाता है कि यह रिज़ोनेटर की नुकसान प्रतिरोध को रद्द कर देता है, जिससे ऑस्किलेशन उत्पन्न होती हैं। दूसरी ओर, यांत्रिक ट्यूनिंग के मामले में, कॅविटी का आकार या चुंबकीय क्षेत्र (YIG गोलों के लिए) यांत्रिक रूप से, उदाहरण के लिए, एक ट्यूनिंग स्क्रू के द्वारा बदला जाता है, ताकि रिज़ोनेंट आवृत्ति को ट्यून किया जा सके।

इन प्रकार के ऑस्किलेटर 10 GHz से कुछ THz तक की माइक्रोवेव आवृत्तियों को उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जो रिज़ोनेंट कॅविटी के आयामों पर निर्भर करते हैं। आमतौर पर, कोअक्सियल और माइक्रोस्ट्रिप/प्लेनर आधारित ऑस्किलेटर डिजाइनों में निम्न शक्ति कारक होता है और तापमान के संदर्भ में कम स्थिर होते हैं।

दूसरी ओर, वेवगाइड और डायलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर स्थिर सर्किट डिजाइनों में अधिक शक्ति कारक होता है और उन्हें आसानी से तापीय स्थिर बनाया जा सकता है। आकृति 2 एक कोअक्सियल रेज़ोनेटर आधारित गन ऑस्किलेटर को दिखाती है जो 5 से 65 GHz तक की आवृत्तियों को उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाती है। यहाँ जैसे-जैसे लगाया गया वोल्टेज Vb बदलता है, गन डायोड द्वारा प्रेरित उतार-चढाव कॅविटी के एक छोर से दूसरे छोर तक यात्रा करते हैं और अपने शुरुआती बिंदु तक समय t में वापस पहुंचते हैं, जहाँ

l कॅविटी की लंबाई है और c प्रकाश की गति है। इससे, गन ऑस्किलेटर की रिज़ोनेंट आवृत्ति के लिए समीकरण निकाला जा सकता है जैसे

जहाँ, n एक दिए गए आवृत्ति के लिए कॅविटी में फिट होने वाले आधा-तरंगों की संख्या है। यह n 1 से l/ct d तक तय किया जाता है जहाँ td गन डायोड द्वारा लगाए गए वोल्टेज में परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करने में लगने वाला समय है।

यहाँ ऑस्किलेशन शुरू होती है जब रेज़ोनेटर का लोडिंग उपकरण के अधिकतम नकारात्मक प्रतिरोध से थोड़ा अधिक होता है। फिर, ये ऑस्किलेशन एम्प्लिट्यूड में बढ़ती जाती हैं जब तक गन डायोड का औसत नकारात्मक प्रतिरोध रेज़ोनेटर के प्रतिरोध के बराबर नहीं हो जाता, जिसके बाद टिकाऊ ऑस्किलेशन प्राप्त किए जा सकते हैं। 

इसके अलावा, इन प्रकार के रिलैक्सेशन ऑस्किलेटरों में गन डायोड के साथ-साथ एक बड़ा कैपेसिटर जोड़ा जाता है ताकि बड़ी एम्प्लिट्यूड चिह्नों के कारण उपकरण का जलना से बचा जा सके। अंत में, यह ध्यान देने योग्य है कि गन डायोड ऑस्किलेटर रेडियो ट्रांसमिटर और रिसीवर, वेलोसिटी-डिटेक्टिंग सेंसर, पैरामेट्रिक एम्प्लिफायर, रेडार स्रोत, ट्रैफिक मॉनिटरिंग सेंसर, मोशन डिटेक्टर, रिमोट वाइब्रेशन डिटेक्टर, घूर्णन गति टैकोमीटर, नमी सामग्री मॉनिटर, माइक्रोवेव ट्रांसीवर (गनप्लेक्सर) और ऑटोमेटिक दरवाजा खोलने, डकैती अलार्म, पुलिस रेडार, वायरलेस LAN, टक्कर से बचाव प्रणाली, एंटी-लॉक ब्रेक, पैदल यात्री सुरक्षा प्रणाली आदि के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।