Kio estas Gunn-diodo?
Kio estas Gunn-diodo?
Difino de Gunn-diodo
Gunn-diodo estas pasiva du-terminala semikondukta elemento, konsistanta nur el n-tipa semikondukta materialo, malsimile al aliaj diodoj, kiuj konsistas el p-n-junkto. Gunn-diodoj povas esti faritaj el materialoj, kiuj havas plurajn, unue malplene plenigitajn, proksime spacigitajn energi-valojn en sia konduktada zono, kiel Galio-Arsenido (GaAs), Indio-Fosfido (InP), Galio-Nitrido (GaN), Kadmo-Telurido (CdTe), Kadmo-Sulfido (CdS), Indio-Arsenido (InAs), Indio-Antimonido (InSb) kaj Cink-Selenido (ZnSe).
Ĝenerala produktadproceduro inkluzivas la kreskon de epitaksiala strato sur degenera n+ substrato por formi tri n-tipajn semikonduktaĵajn stratojn (Figuro 1a), kie la ekstremaj stratoj estas forte dotitaj kompare al la meza, aktiva strato.
Plue, metalaj kontaktoj estas provizitaj ĉe ambaŭ finoj de la Gunn-diodo por faciligi polarigon. La cirkvita simbolo por Gunn-diodo estas montrita per Figuro 1b kaj malsamas de tiu de normala diodo, indikante la mankon de p-n-junkto.
Kiam DC-voltago estas aplikata al Gunn-diodo, elektra kampo evoluigas tra ĝiaj stratoj, speciala en la centra aktiva regiono. Initiale, konduktado pligrandigas kiel elektronoj moviĝas el la valentega bendo al la malalta valo de la konduktada bendo.
La rilata V-I grafikaĵo estas montrita per la kurbo en la Regiono 1 (kolorigita en rozan) de Figuro 2. Tamen, post atingado de certa limvaloro (Vth), la konduktada kuranta tra la Gunn-diodo malpliiĝas kiel montrita per la kurbo en la Regiono 2 (kolorigita en bluan) de la figuro.
Ĉi tio okazas ĉar, je pli alta voltago, la elektronoj en la malalta valo de la konduktada bendo moviĝas al la alta valo, kie ilia mobilcco malpliiĝas pro pligrandiĝo de ilia efektiva maso. La malpliiĝo de mobileo malpliiĝas la konduktadon, kiu kondukas al malpliiĝo de la kuranto fluanta tra la diodo.
Kiel rezulto, la diodo montras negativan rezistancon en la V-I karakteriza kurbo, etendiĝanta de la Pinto-Punkto al la Valo-Punkto. Ĉi tiu efekto estas konata kiel transdonita elektron-effekto, kaj Gunn-diodoj ankaŭ estas nomitaj Transdonitaj Elektronaj Elementoj.
Plue notinde, ke la transdonita elektron-effekto ankaŭ estas nomata Gunn-effekto, nome post John Battiscombe Gunn (J. B. Gunn) post lia malkovro en 1963, kiu montris, ke oni povas generi mikroondojn per apliki konstantan voltagon tra ŝipeco de n-tipa GaAs-semikonduktaĵo. Tamen gravas noti, ke la materialo uzata por fabrikadi Gunn-diodoj devas necesere esti de n-tipo, ĉar la transdonita elektron-effekto validas nur por elektronoj ne por truoj.
Ĉar GaAs estas malbona kondukilo, Gunn-diodoj generas multe da varme kaj bezonas varmkaptilon. Je mikroonda frekvenco, kuranta pulso vojaĝas tra la aktiva regiono, iniciatita je specifa voltago. Ĉi tiu pulsa movado malpliiĝas la potencialan gradienton, prevenante pluajn pulsoformigojn.
Nova kuranta pulso povas esti generita nur kiam la antaŭa pulso atingas la malproksiman finon de la aktiva regiono, regrandigante la potencialan gradienton denove. La tempo, kiun la kuranta pulso bezonas por vojaĝi tra la aktiva regiono, determinas la pulso-generadan rapidon kaj la operacian frekvencon de la Gunn-diodo. Por variigi la osciladan frekvencon, la diko de la centra aktiva regiono devas esti regula.
Plue notinde, ke la naturo de negativa rezisto, montrita de la Gunn-diodo, ebligas ĝin labori kiel ambaŭ amplifilo kaj oscililo, la lasta de kiuj estas konata kiel Gunn-dioda oscililo aŭ Gunn-oscililo.
Avantajoj de Gunn-diodo
Estas en la fakto, ke ili estas la plej malcheraj fontoj de mikroondoj (komparite al aliaj opcioj kiel klystronaj tubetoj)
Ili estas kompakta grandeco
Ili operacias super granda bandbreko kaj posedas altan frekvencan stabilecon.
Malavantajoj de Gunn-diodo
Ili havas altan turn-on-voltagon
Ili estas malpli efikaj sub 10 GHz
Ili montras malbonan temperaturan stabilecon.
Aplikoj
En elektronikaj oscililoj por generi mikroondajn frekvencojn.
En parametraj amplifiloj kiel pompaj fontoj.
En policiaj radaroj.
Kiel sensoroj en pordmalfermila sistemoj, intrudero-detektadaj sistemoj, pedona sekurecaj sistemoj, ktp.
Kiel fonto de mikroondaj frekvencoj en aŭtomataj pordmalfermiloj, trafiksignal-regililoj, ktp.
En mikroonda ricevila cirkvitoj.
