건 다이오드는 무엇인가요?

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건 다이오드란?

건 다이오드 정의

건 다이오드는 p-n 접합을 가진 다른 다이오드와 달리 n 도핑된 반도체 물질로만 구성된 두 단자 Passive 반도체 장치입니다. 건 다이오드는 갈륨 아르세니드(GaAs), 인듐 포스파이드(InP), 갈륨 질화물(GaN), 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 카드뮴 황화물(CdS), 인듐 아르세니드(InAs), 인듐 안티모나이드(InSb) 및 아연 셀레나이드(ZnSe)와 같이 전도 밴드에 여러 개의 초기 비어있는, 밀접하게 위치한 에너지 계곡을 가진 물질로 제작될 수 있습니다.

일반적인 제조 절차는 고농도 n+ 기판 위에 에피택셜층을 성장시켜 세 개의 n형 반도체층(그림 1a)을 형성하는 것으로, 여기서 극단적인 층은 중간 활성층보다 더 높게 도핑됩니다.

또한, 건 다이오드의 양끝에 금속 접점을 제공하여 바이어스를 용이하게 합니다. 건 다이오드의 회로 기호는 그림 1b에 표시되며, 일반 다이오드와 다르게 p-n 접합이 없는 것을 나타냅니다.

직류 전압을 건 다이오드에 적용하면, 특히 중앙 활성 영역에서 층을 가로지르는 전기장이 발생합니다. 처음에는 전자가 발전대의 낮은 계곡으로 이동하면서 전도가 증가합니다.

관련 V-I 플롯은 그림 2의 Region 1(분홍색)에 표시된 곡선으로 나타납니다. 그러나 특정 임계값(Vth)에 도달한 후, 건 다이오드를 통과하는 전도 전류는 그림의 Region 2(파란색)에 표시된 곡선처럼 감소합니다.

이는 높은 전압에서 전자가 발전대의 낮은 계곡에서 높은 계곡으로 이동하며, 이로 인해 효과적인 질량이 증가하여 이동성이 감소하기 때문입니다. 이동성의 감소는 전도율을 감소시키고, 이는 다이오드를 통과하는 전류를 줄입니다.

결과적으로, 다이오드는 V-I 특성 곡선에서 피크점에서 밸리점까지 음의 저항 영역을 나타냅니다. 이를 전송전자 효과라고 하며, 건 다이오드는 또한 전송전자 장치라고도 부릅니다.

또한, 전송전자 효과는 건 효과라고도 불리며, J. B. 건(John Battiscombe Gunn)이 1963년 n형 GaAs 반도체 칩에 일정한 전압을 가함으로써 마이크로파를 생성할 수 있음을 발견한 이후 명명되었습니다. 그러나 건 다이오드를 제조하는 데 사용되는 재료는 전자에 대해서만 전송전자 효과가 적용되기 때문에 반드시 n형이어야 합니다.

GaAs는 열전도율이 낮으므로 건 다이오드는 많은 열을 발생시키며 열 싱크가 필요합니다. 마이크로파 주파수에서는 특정 전압에서 시작되는 전류 맥동이 활성 영역을 가로지릅니다. 이 맥동의 움직임은 전위 경사를 감소시키며, 이로 인해 추가 맥동 형성이 방지됩니다.

새로운 전류 맥동은 이전 맥동이 활성 영역의 끝에 도달하여 다시 전위 경사가 증가할 때만 생성될 수 있습니다. 전류 맥동이 활성 영역을 가로지르는 시간은 맥동 생성률과 건 다이오드의 작동 주파수를 결정합니다. 진동 주파수를 변경하려면 중앙 활성 영역의 두께를 조정해야 합니다.

또한, 건 다이오드가 나타내는 음의 저항 특성은 이를 증폭기와 진동기로 작동할 수 있게 합니다. 후자는 건 진동기 또는 건 오스실레이터라고도 알려져 있습니다.

건 다이오드의 장점