რის წარმოადგენს Gunn დიოდი?

რა არის Gunn დიოდი?

Gunn დიოდის განმარტება

Gunn დიოდი არის ორკუთხიანი პასიური სემიქონდორული მოწყობილობა, რომელიც შედგება მხოლოდ n-ტიპის სემიქონდორული მასალისგან, სხვა დიოდებისგან განსხვავებული, რომლებიც შედგებიან p-n ჯაჭვისგან. Gunn დიოდები შეიძლება დამზადდეს მასალებისგან, რომლებიც შეიცავენ რამდენიმე არაშეფარდებად ცარიელ ენერგიის ხვრელს შესაძლებლობის ზონაში, როგორიცაა გალიუმ არსენიდი (GaAs), ინდიუმ ფოსფიდი (InP), გალიუმ ნიტრიდი (GaN), კადმიუმ ტელურიდი (CdTe), კადმიუმ სულფიდი (CdS), ინდიუმ არსენიდი (InAs), ინდიუმ ანტიმონიდი (InSb) და ცინკის სელენიდი (ZnSe).

ზოგადი დამზადების პროცედურა შედგება ეპიტაქსიური შრიფტის გაზრდისა და დეგენერირებული n+ საფუძველის ზედაპირზე სამი n-ტიპის სემიქონდორული შრიფტის შექმნაში (ფიგურა 1a), სადაც ექსტრემალური შრიფტები შედგებიან მძიმედ დადასტიკებული შრიფტისგან შუა, აქტიური შრიფტის შედარებით.

შემდეგ მეტალური კონტაქტები გამოიყენება Gunn დიოდის თითოეული ბოლოს დარჩენით შემცირების დასახელების გასაშვებად. Gunn დიოდის სიმბოლო ნაჩვენებია ფიგურაში 1b და განსხვავდება ჩვეულებრივი დიოდის სიმბოლოსგან იმით, რომ ის აღნიშნავს p-n ჯაჭვის არაარსებობას.

როდესაც Gunn დიოდზე გამოიყენება DC ვოლტაჟი, ელექტროსტატიკური ველი განვითარდება მისი შრიფტებზე, განსაკუთრებით ცენტრალურ აქტიურ რეგიონში. საწყის ეტაპზე კონდუქცია ზრდის მიერ ელექტრონები მოდიან ვალენსის ზონიდან შესაძლებლობის ზონის ქვედა ხვრელში.

დაკავშირებული V-I გრაფიკი ნაჩვენებია ფიგურაში რეგიონში 1 (რომელიც არის როზის ფერი). თუმცა, რაც შეეხება რაღაც თარიღს (Vth), Gunn დიოდის შემდეგ კონდუქციის მიმართ დიოდიდან დარჩენის შემცირება ნაჩვენებია ფიგურის რეგიონში 2 (რომელიც არის ლურჯი ფერი).

ეს ხდება იმიტომ, რომ უფრო მაღალი ვოლტაჟების შემდეგ შესაძლებლობის ზონის ქვედა ხვრელიდან ელექტრონები გადადიან მას უფრო მაღალ ხვრელში, სადაც მათი მოძრავობის შესაძლებლობა შემცირდება მათი ეფექტური მასის ზრდის გამო. მოძრავობის შესაძლებლობის შემცირება შემცირებს კონდუქტივობას, რაც იწვევს დიოდიდან დარჩენის შემცირებას.

რезультатად, დიოდი გამოიხატავს უარყოფითი წინააღმდეგობის რეგიონს V-I ხარისხის გრაფიკზე, რომელიც განსაზღვრულია პიკის წერტილიდან ველის წერტილამდე. ეს ეფექტი ცნობილია როგორც გადატარებული ელექტრონების ეფექტი და Gunn დიოდები ასევე უწოდებენ გადატარებული ელექტრონების მოწყობილობებს.

შემდეგ უნდა იყოს შენიშვნა, რომ გადატარებული ელექტრონების ეფექტი ასევე ცნობილია Gunn ეფექტის სახით და ის დასახელებულია John Battiscombe Gunn (J. B. Gunn)-ის სახელით მისი გამოკვლევის შემდეგ 1963 წელს, რომელიც ჩვენი მიუთითა, რომ შეიძლება შექმნას მიკროტალანტები n-ტიპის GaAs სემიქონდორული ჩიპის ზედაპირზე სტაბილური ვოლტაჟის გამოყენებით. თუმცა მნიშვნელოვანია შენიშვნა, რომ Gunn დიოდების დამზადებისთვის გამოყენებული მასალა უნდა იყოს ნებისმიერი ნახევრი ტიპი, რადგან გადატარებული ელექტრონების ეფექტი ხელსაწყოა მხოლოდ ელექტრონებისთვის და არა ხარისხებისთვის.

რადგან GaAs არის ცუდი პროვოდორი, Gunn დიოდები აწარმოებენ დიდ თერმოს და საჭიროა თერმოს სინკი. მიკროტალანტების სიხშირეზე დარჩენის იმპულსი მოდის აქტიურ რეგიონში, რომელიც იწყება განსაზღვრული ვოლტაჟით. ეს იმპულსის მოძრაობა შემცირებს პოტენციალურ გრადიენტს, რაც შემცირებს ახალი იმპულსების შექმნას.

ახალი დარჩენის იმპულსი შეიძლება განახორციელოს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, როდესაც წინა იმპულსი მიღწევს აქტიური რეგიონის ბოლოს, რაც ზრდის პოტენციალურ გრადიენტს ხელის შეკრულებას. დარჩენის იმპულსის მოძრაობის დრო განსაზღვრავს იმპულსების შექმნის ტემპს და Gunn დიოდის მუშაობის სიხშირეს. რათა შეიცვალოს რხევის სიხშირე, საჭიროა ცენტრალური აქტიური რეგიონის სიმკვრივის რეგულირება.

შემდეგ უნდა იყოს შენიშვნა, რომ უარყოფითი წინააღმდეგობის გამოსახატება, რომელსაც Gunn დიოდი გამოიხატავს, საშუალებას აძლევს მას მუშაობას როგორც ამპლიფიკატორში და რხევის გენერატორში, რომელიც ცნობილია როგორც Gunn დიოდის რხევის გენერატორი ან Gunn რხევის გენერატორი.

Gunn დიოდის ადვილებები

• მიუთითებელია ისინი არიან უფასო მიკროტალანტების წყარო (შედარებით სხვა ვარიანტებთან, როგორიცაა klystron ტუბები)

• ისინი არიან კომპაქტური ზომის

• ისინი მუშაობენ დიდ ბანდის შემცირებაზე და არიან საშუალებას მაღალი სიხშირის სტაბილურობას მისცემენ.

Gunn დიოდის უარყოფითი მხარეები

• ისინი არიან მაღალი ჩართვის ვოლტაჟით

• ისინი ნაკლებად ეფექტურია 10 GHz-ზე ქვემოთ

• ისინი გამოიხატავენ ცუდ ტემპერატურულ სტაბილურობას.

გამოყენებები

• ელექტრონულ რხევის გენერატორებში მიკროტალანტების სიხშირეების შექმნას.

• პარამეტრულ ამპლიფიკატორებში როგორც პუმპის წყაროები.

• პოლიციის რადარებში.

• რადარებში კარის გახსნის სისტემებში, შეტაცების დეტექტორებში, პედესტრიული უსაფრთხოების სისტემებში და ა.შ.

• რადარების წყაროების როლში ავტომატურ კარის გახსნის სისტემებში, ტრანსპორტის სიგნალების კონტროლერებში და ა.შ.

• მიკროტალანტების რეცეივერ სქემებში.