Ինչ է Gunn դիոդը

Ինչ է Gunn դիոդը?

Gunn դիոդի սահմանումը

Gunn դիոդը երկու կողմով պասիվ կիսահոսնիչ սարք է, որը կազմված է միայն n-տիպի կիսահոսնիչ նյութից, տարբերվելով այլ դիոդներից, որոնք կազմված են p-n միացմամբ։ Gunn դիոդները կարող են կառուցվել այն նյութերից, որոնց հաղորդման գույնում կան բազմաթիվ, սկզբում դատարկ, մոտ տեղափոխված էներգետիկ դաշտեր, ինչպիսիք են Գալիում Արսենիդ (GaAs), Ինդիում Ֆոսֆիդ (InP), Գալիում Նիտրիդ (GaN), Կադմիում Թելուրիդ (CdTe), Կադմիում Սուլֆիդ (CdS), Ինդիում Արսենիդ (InAs), Ինդիում Անտիմոնիդ (InSb) և Ցինկ Սելենիդ (ZnSe)։

Ընդհանուր կառուցման ընթացքը ներառում է էպիտաքսիալ շերտի աճը անհաջող ն+ հիմքի վրա երեք ն-տիպի կիսահոսնիչ շերտեր ձևավորելու համար (Նկ. 1a), որտեղ էքստրեմ շերտերը շատ ավելի աղբյուր են համեմատած միջին, ակտիվ շերտի հետ։

Ավելի շուտ մետաղային կոնտակտները տեղադրվում են Gunn դիոդի երկու ծայրում սեղմման համար օգնելու։ Gunn դիոդի շղթայի սիմվոլը ներկայացված է Նկ. 1b-ով և տարբերվում է նորմալ դիոդից այնպես, որպեսզի ցույց տա անհանդիպող p-n միացման բացակայությունը։

Երբ Gunn դիոդին կիրառվում է DC լարում, դրա շերտերի վրա զարգանում է էլեկտրական դաշտ, հատկապես կենտրոնական ակտիվ շերտում։ Սկզբում հաղորդումը ավելանում է էլեկտրոնները տեղափոխելով վալենսի գույնից հաղորդման գույնի ներքևի դաշտում։

Համապատասխան V-I դիագրամը ցուցադրված է Նկ. 2-ի Մակերես 1-ում (մուգ կարմիր գույնով)։ Այնուամենայնիվ, հասնելով որոշակի սահմանային արժեքի (Vth), Gunn դիոդի միջով հոսանքը նվազում է, ինչպես ցուցադրված է Նկ. 2-ի Մակերես 2-ում (մուգ կապույտ գույնով)։

Սա պատճառն է, որ բարձր լարումների դեպքում էլեկտրոնները հաղորդման գույնի ներքևի դաշտից տեղափոխվում են դրա բարձր դաշտում, որտեղ նրանց շարժումը նվազում է դրանց առաջացող զանգվածի աճի պատճառով։ Շարժման նվազումը նվազում է հաղորդողությունը, որը հանգեցնում է Gunn դիոդի միջով հոսանքի նվազմանը։

Արդյունքում դիոդը ցուցադրում է բացասական դիմադրության մակերես V-I համարիչ կորում, որը կարճ է կոչվում գագաթից դեպի դաշտ։ Այս էֆեկտը կոչվում է տրանսֆերված էլեկտրոնների էֆեկտ, և Gunn դիոդները նաև կոչվում են Տրանսֆերված Էլեկտրոնների Սարքեր։

Ավելի շուտ պետք է նշել, որ տրանսֆերված էլեկտրոնների էֆեկտը նաև կոչվում է Gunn էֆեկտ և կոչվում է J. B. Gunn-ի անունով նրա 1963 թվականի հայտնագործության հետևանքով, որը ցույց տվեց, որ կարելի է գեներացնել միկրոալի հայտնագործություններ կիրառելով կայուն լարում n-տիպի GaAs կիսահոսնիչի վրա։ Այնուամենայնիվ կարևոր է նշել, որ Gunn դիոդները պետք է կառուցվեն նախապես n-տիպի նյութերից, քանի որ տրանսֆերված էլեկտրոնների էֆեկտը գործում է միայն էլեկտրոնների համար և ոչ թե հոլների համար։

Քանի որ GaAs պասական հոսանքի հաղորդիչ է, Gunn դիոդները առաջացնում են շատ ջերմություն և պետք է ունենան ջերմության ջնջող։ Միկրոալ հաճախությունների դեպքում հոսանքի իմպուլսը շարժվում է Gunn դիոդի ակտիվ շերտի վրա, սկսվելով որոշակի լարումից։ Այս իմպուլսի շարժումը նվազում է պոտենցիալ գրադիենտը, որը արգելում է նոր իմպուլսի ձևավորումը։

Նոր հոսանքի իմպուլս կարող է ձևավորվել միայն այն դեպքում, երբ նախորդ իմպուլսը հասնում է ակտիվ շերտի հեռավոր ծայրը, ավելացնելով նորից պոտենցիալ գրադիենտը։ Հոսանքի իմպուլսի շարժման ժամանակը ակտիվ շերտի վրա որոշում է իմպուլսի ձևավորման արագությունը և Gunn դիոդի աշխատանքային հաճախությունը։ Ոսցիլյացիայի հաճախության փոփոխելու համար պետք է կենտրոնական ակտիվ շերտի հաստությունը կարգավորել։

Ավելի շուտ պետք է նշել, որ Gunn դիոդի ցուցադրած բացասական դիմադրությունը lehetővé teszi, hogy működjön mint erősítő és mint oszcillátor, utóbbi esetben Gunn diódoszcillátor vagy Gunn oszcillátorként ismert.

Gunn դիոդի առավելությունները

• Դրանք են ամենաէլատ միկրոալ աղբյուրը (համեմատած այլ տարբերակների, ինչպիսիք են կլիստրոն աղյուսները)

• Դրանք կոմպակտ են չափերով

• Դրանք աշխատում են լայն լայնուղում և ունեն բարձր հաճախության կայունություն։

Gunn դիոդի թերությունները

• Դրանք ունեն բարձր միացման լարում

• Դրանք են ավելի անարդյունավետ 10 GHz-ից ներքև

• Դրանք ցուցադրում են վատ ջերմաստիճանային կայունություն։

Կիրառությունները

• Միկրոալ հաճախություններ գեներացնելու համար էլեկտրոնային ոսցիլյատորներում։

• Պարամետրական լրացուցիչներում որպես պոմպային աղբյուրներ։

• "));

• Հեռախոսային ռադարներում։

• Դիմացի բացման համակարգերում, սահմանապահանց հայտարարում, հետաքրքրաշարժ անվտանգության համակարգերում և այլն։

• Միկրոալ հաճախությունների աղբյուր որպես ավտոմատ դիմացի բացման համակարգեր, ճանապարհային աշխատանքների կառավարիչներ և այլն։

• Միկրոալ սենսորներում և համակարգերում։