Điều gì là Bộ dao động Điôt Gunn?

Điôt Gunn là gì?

Điôt Gunn

Oscilator điôt Gunn (còn được gọi là oscilator Gunn hoặc thiết bị chuyển electron) là nguồn cung cấp điện vi ba giá rẻ và bao gồm điôt Gunn hoặc thiết bị chuyển electron (TED) làm thành phần chính. Chúng thực hiện chức năng tương tự như Oscilator Klystron phản xạ.

Trong oscilator Gunn, điôt Gunn sẽ được đặt trong một hốc cộng hưởng. Một oscilator Gunn bao gồm hai thành phần chính: (i) Nguồn DC và (ii) Mạch điều chỉnh.

Cách hoạt động của Điôt Gunn như một Oscilator với Nguồn DC

Trong điôt Gunn, khi áp suất DC tăng lên, dòng điện ban đầu tăng cho đến khi đạt đến điện áp ngưỡng. Sau điểm này, dòng điện giảm khi điện áp tiếp tục tăng lên đến điện áp phá hủy. Khoảng từ đỉnh đến đáy trong hành vi này tạo thành vùng điện trở âm.

Khả năng hiển thị điện trở âm của điôt Gunn, kết hợp với các tính chất thời gian, cho phép nó hoạt động như một oscilator. Điều này xảy ra vì điện trở âm đối chọi lại bất kỳ điện trở thực sự nào trong mạch, cho phép dòng điện chảy tối ưu.

Điều này dẫn đến việc tạo ra dao động liên tục miễn là nguồn DC được duy trì, mặc dù biên độ của các dao động này bị giới hạn trong ranh giới của vùng điện trở âm. 

Mạch Điều Chỉnh

Trong trường hợp của oscilator Gunn, tần số dao động chủ yếu phụ thuộc vào lớp hoạt động giữa của điôt Gunn. Tuy nhiên, tần số cộng hưởng có thể được điều chỉnh bên ngoài bằng cách cơ học hoặc bằng cách điện tử. Trong trường hợp mạch điều chỉnh điện tử, việc kiểm soát có thể được thực hiện bằng cách sử dụng waveguide, hốc vi sóng, diode varactor hoặc YIG sphere.

Ở đây, điôt được gắn bên trong hốc theo cách mà nó triệt tiêu điện trở mất của bộ cộng hưởng, tạo ra dao động. Mặt khác, trong trường hợp điều chỉnh cơ học, kích thước của hốc hoặc trường từ (đối với YIG spheres) được thay đổi cơ học bằng cách sử dụng vít điều chỉnh, để điều chỉnh tần số cộng hưởng.

Các loại oscilator này được sử dụng để tạo ra tần số vi sóng từ 10 GHz đến vài THz, tùy thuộc vào kích thước của hốc cộng hưởng. Thông thường, các thiết kế oscilator dựa trên đồng trục và microstrip / planar có hệ số công suất thấp và ít ổn định về mặt nhiệt độ.

Mặt khác, các thiết kế mạch ổn định dựa trên waveguide và bộ cộng hưởng điện môi có hệ số công suất lớn hơn và có thể dễ dàng ổn định nhiệt.Hình 2 cho thấy oscilator Gunn dựa trên bộ cộng hưởng đồng trục được sử dụng để tạo ra tần số từ 5 đến 65 GHz. Ở đây, khi điện áp Vb được thay đổi, các biến động do điôt Gunn gây ra di chuyển dọc theo hốc để được phản xạ từ đầu kia và trở lại điểm bắt đầu sau thời gian t được xác định bởi

Trong đó, l là chiều dài của hốc và c là tốc độ ánh sáng. Từ đó, phương trình cho tần số cộng hưởng của oscilator Gunn có thể được suy ra là

trong đó, n là số nửa sóng có thể phù hợp vào hốc cho một tần số cụ thể. Này n dao động từ 1 đến l/ct d trong đó td là thời gian mà điôt Gunn cần để phản ứng với sự thay đổi của điện áp được áp dụng.

Ở đây, dao động bắt đầu khi tải của bộ cộng hưởng hơi cao hơn điện trở âm cực đại của thiết bị. Sau đó, các dao động này tăng về biên độ cho đến khi điện trở âm trung bình của điôt Gunn bằng với điện trở của bộ cộng hưởng, sau đó ta có thể nhận được dao động bền vững. 

Ngoài ra, các loại oscilator thư giãn này có một tụ điện lớn được nối song song với điôt Gunn để tránh cháy thiết bị do tín hiệu biên độ lớn.Cuối cùng, cần lưu ý rằng oscilator điôt Gunn được sử dụng rộng rãi như máy phát và máy thu vô tuyến, cảm biến phát hiện vận tốc, khuếch đại parametric, nguồn radar, cảm biến giám sát giao thông, cảm biến chuyển động, cảm biến rung động từ xa, tachometer tốc độ quay, máy theo dõi hàm lượng độ ẩm, transceiver vi sóng (Gunnplexers) và trong trường hợp cửa tự động mở, báo động chống trộm, radar cảnh sát, mạng LAN không dây, hệ thống tránh va chạm, phanh chống bó cứng, hệ thống an toàn cho người đi bộ, v.v.