Apa itu Gunn Diode?
Apa itu Dioda Gunn?
Definisi Dioda Gunn
Dioda Gunn adalah perangkat semikonduktor pasif dengan dua terminal, yang terdiri hanya dari material semikonduktor n-doped, berbeda dengan dioda lainnya yang terdiri dari junction p-n. Dioda Gunn dapat dibuat dari bahan yang memiliki beberapa lembah energi yang awalnya kosong dan berdekatan dalam band konduksinya seperti Arsenida Galium (GaAs), Fosfida Indium (InP), Nitrida Galium (GaN), Telurida Kadmium (CdTe), Sulfida Kadmium (CdS), Arsenida Indium (InAs), Antimonida Indium (InSb) dan Selenida Seng (ZnSe).
Prosedur pembuatan umum melibatkan pertumbuhan lapisan epitaksial pada substrat n+ yang degeneratif untuk membentuk tiga lapisan semikonduktor n-tipe (Gambar 1a), di mana lapisan ekstrem diberi dopan tinggi dibandingkan dengan lapisan aktif tengah.
Selanjutnya, kontak logam disediakan di kedua ujung dioda Gunn untuk memfasilitasi biasing. Simbol rangkaian untuk dioda Gunn ditunjukkan oleh Gambar 1b dan berbeda dari dioda normal untuk menunjukkan absennya junction p-n.
Ketika tegangan DC diterapkan pada dioda Gunn, medan listrik berkembang di seluruh lapisannya, terutama di wilayah aktif tengah. Awalnya, konduksi meningkat saat elektron bergerak dari band valensi ke lembah bawah band konduksi.
Plot V-I yang terkait ditunjukkan oleh kurva di Region 1 (berwarna merah muda) dari Gambar 2. Namun, setelah mencapai nilai ambang tertentu (Vth), arus konduksi melalui dioda Gunn berkurang seperti ditunjukkan oleh kurva di Region 2 (berwarna biru) dari gambar tersebut.
Hal ini terjadi karena, pada tegangan yang lebih tinggi, elektron di lembah bawah band konduksi bergerak ke lembah yang lebih tinggi di mana mobilitas mereka berkurang karena peningkatan massa efektif mereka. Penurunan mobilitas mengurangi konduktivitas yang menyebabkan penurunan arus yang mengalir melalui dioda.
Akibatnya, dioda menunjukkan wilayah resistansi negatif pada kurva karakteristik V-I, yang meliputi dari titik Puncak hingga titik Lembah. Efek ini dikenal sebagai efek transfer elektron, dan dioda Gunn juga disebut Perangkat Transfer Elektron.
Lebih lanjut, perlu dicatat bahwa efek transfer elektron juga disebut efek Gunn dan dinamai menurut John Battiscombe Gunn (J. B. Gunn) setelah penemuannya pada tahun 1963 yang menunjukkan bahwa seseorang dapat menghasilkan gelombang mikro dengan menerapkan tegangan stabil pada chip semikonduktor GaAs tipe n. Namun, penting untuk dicatat bahwa bahan yang digunakan untuk memproduksi dioda Gunn haruslah tipe n karena efek transfer elektron hanya berlaku untuk elektron dan bukan lubang.
Karena GaAs adalah konduktor yang buruk, dioda Gunn menghasilkan panas berlebih dan membutuhkan heatsink. Pada frekuensi mikro, pulsa arus bergerak melintasi wilayah aktif, dimulai pada tegangan tertentu. Gerakan pulsa ini mengurangi gradien potensial, mencegah pembentukan pulsa lebih lanjut.
Pulsa arus baru hanya dapat dibentuk ketika pulsa sebelumnya mencapai ujung jauh wilayah aktif, meningkatkan gradien potensial lagi. Waktu yang diperlukan untuk pulsa arus bergerak melintasi wilayah aktif menentukan laju pembentukan pulsa dan frekuensi operasional dioda Gunn. Untuk memvariasikan frekuensi osilasi, ketebalan wilayah aktif tengah harus disesuaikan.
Lebih lanjut, perlu dicatat bahwa sifat resistansi negatif yang ditunjukkan oleh dioda Gunn memungkinkannya bekerja sebagai amplifier dan osilator, yang terakhir disebut osilator dioda Gunn atau osilator Gunn.
Keuntungan Dioda Gunn
Terletak pada fakta bahwa mereka adalah sumber gelombang mikro termurah (dibandingkan dengan opsi lain seperti tabung klystron)
Mereka ukurannya kompak
Mereka beroperasi pada bandwidth yang luas dan memiliki stabilitas frekuensi yang tinggi.
Kerugian Dioda Gunn
Mereka memiliki tegangan hidup yang tinggi
Mereka kurang efisien di bawah 10 GHz
Mereka menunjukkan stabilitas suhu yang buruk.
Aplikasi
Dalam osilator elektronik untuk menghasilkan frekuensi mikro.
Dalam amplifier parametrik sebagai sumber pompa.
Dalam radar polisi.
Sebagai sensor dalam sistem pembuka pintu, sistem deteksi pelanggaran, sistem keselamatan pejalan kaki, dll.
Sebagai sumber frekuensi mikro dalam pembuka pintu otomatis, pengontrol sinyal lalu lintas, dll.
Dalam rangkaian penerima mikro.
