Que é un díodo Gunn
Que é un diodo Gunn?
Definición de diodo Gunn
Un diodo Gunn é un dispositivo semiconductor pasivo con dous terminais, que está composto só por material semiconductor dopado tipo n, a diferencia de outros diodos que constan dunha xuncción p-n. Os diodos Gunn poden fabricarse a partir de materiais que teñen múltiples valles de enerxía inicialmente baleiros e estreitamente espaciados na banda de condución, como o Arseniuro de Galio (GaAs), o Fosfeto de Índio (InP), o Nitrurado de Galio (GaN), o Telurido de Cádmio (CdTe), o Sulfuro de Cádmio (CdS), o Arsénico de Índio (InAs), o Antimonio de Índio (InSb) e o Selénido de Cinc (ZnSe).
O procedemento xeral de fabricación implica o crecemento dunha capa epitaxial nun substrato n+ degenerado para formar tres capas de semiconductor tipo n (Figura 1a), onde as capas extremas están fortemente dopadas en comparación coa capa activa do medio.
Ademais, fornécense contactos metálicos nos dous extremos do diodo Gunn para facilitar o sesgo. O símbolo de circuito para o diodo Gunn é o mostrado na Figura 1b e difire do do diodo normal para indicar a ausencia da xuncción p-n.
Cando se aplica unha tensión CC a un diodo Gunn, desenvólvese un campo eléctrico a través das súas capas, especialmente na rexión activa central. Inicialmente, a condución aumenta á medida que os electróns se desprazan da banda de valencia ao valle inferior da banda de condución.
A gráfica V-I asociada amósase pola curva na Rexión 1 (colorida de rosa) da Figura 2. No entanto, despois de chegar a un determinado valor de umbral (Vth), a corrente de condución a través do diodo Gunn diminúe como mostra a curva na Rexión 2 (colorida de azul) da figura.
Isto ocorre porque, a voltaxes máis altos, os electróns no valle inferior da banda de condución móvense ao seu valle superior, onde a súa mobilidade diminúe debido a un aumento na súa masa efectiva. A redución da mobilidade diminúe a conductividade, o que leva a unha diminución da corrente que fluye a través do diodo.
Como resultado, o diodo exhibe unha rexión de resistencia negativa na curva característica V-I, que abrangue desde o punto Máximo ao punto Valle. Este efecto chámase efecto de electrón transferido, e os diodos Gunn tamén se chamam Dispositivos de Electrón Transferido.
Ademais, debe notarse que o efecto de electrón transferido tamén se chama efecto Gunn e recibe o nome de John Battiscombe Gunn (J. B. Gunn) tras o seu descubrimento en 1963, que mostrou que se podían xerar microondas aplicando unha tensión estable a través dun chip de semiconductor GaAs tipo n. É importante notar que o material usado para fabricar diodos Gunn debe ser necesariamente de tipo n, xa que o efecto de electrón transferido só é válido para electróns e non para buracos.
Dado que o GaAs é un mal conductor, os diodos Gunn xeran moito calor e requiren un dissipador de calor. A frecuencias de microonda, un pulso de corrente viaxa a través da rexión activa, iniciado a unha tensión específica. O movemento deste pulso reduce o gradiente de potencial, impedindo a formación de novos pulsos.
Só se pode xerar un novo pulso de corrente cando o pulso anterior alcanza o extremo final da rexión activa, aumentando de novo o gradiente de potencial. O tempo que leva o pulso de corrente para viaxar a través da rexión activa determina a taxa de xeración de pulsos e a frecuencia operativa do diodo Gunn. Para variar a frecuencia de oscilación, debe axustarse o grosor da rexión activa central.
Ademais, debe notarse que a natureza da resistencia negativa exhibida polo diodo Gunn permite que funcione tanto como amplificador como como oscilador, sendo este último coñecido como oscilador de diodo Gunn ou Gunn oscilador.
Ventajas do diodo Gunn
Están no feito de que son a fonte máis barata de microondas (en comparación con outras opcións como tubos de klystron)
Son compactos en tamaño
Operan sobre un ancho de banda grande e posúen alta estabilidade de frecuencia.
Desvantaxes do diodo Gunn
Téñen unha elevada tensión de encendido
Son menos eficientes abaixo dos 10 GHz
Exhiben baixa estabilidade térmica.
Aplicacións
En osciladores electrónicos para xerar frecuencias de microonda.
En amplificadores paramétricos como fontes de bombeo.
En radares policiais.
Como sensores en sistemas de apertura de portas, sistemas de detección de intrusos, sistemas de seguridade peatonal, etc.
Como fonte de frecuencias de microonda en abridores de portas automáticas, controladores de semáforos, etc.
En circuitos receptores de microonda.
