Apakah Gunn Diode?

Apakah Gunn Diode?

Definisi Gunn Diode

Gunn diode adalah peranti semikonduktor pasif dengan dua terminal, yang terdiri hanya daripada bahan semikonduktor n-dope, berbeza daripada diod lain yang terdiri daripada sambungan p-n. Gunn diode boleh dibuat daripada bahan yang mempunyai beberapa lembah tenaga yang awalnya kosong dan berhampiran dalam band konduksi mereka seperti Arsenida Galium (GaAs), Fosfida Indium (InP), Nitrida Galium (GaN), Telurida Kadmium (CdTe), Sulfida Kadmium (CdS), Arsenida Indium (InAs), Antimonida Indium (InSb) dan Selenida Zink (ZnSe).

Prosedur pembuatan umum melibatkan pertumbuhan lapisan epitaksial pada substrat n+ yang merosot untuk membentuk tiga lapisan semikonduktor n-type (Gambaraj 1a), di mana lapisan ekstrem diberi dopan yang sangat tinggi berbanding lapisan aktif tengah.

Selanjutnya, kontak logam disediakan di kedua-dua hujung Gunn diode untuk memudahkan biasan. Simbol litar untuk Gunn diode ditunjukkan oleh Gambaraj 1b dan berbeza daripada diod biasa untuk menunjukkan ketiadaan sambungan p-n.

Apabila voltan DC dikenakan kepada Gunn diode, medan elektrik berkembang merentasi lapisannya, terutamanya di kawasan aktif tengah. Pada mulanya, konduksi meningkat apabila elektron bergerak dari band valen ke lembah rendah band konduksi.

Plot V-I yang berkaitan ditunjukkan oleh lengkung di Region 1 (berwarna merah jambu) Gambaraj 2. Walau bagaimanapun, selepas mencapai nilai ambang tertentu (Vth), arus konduksi melalui Gunn diode berkurang seperti yang ditunjukkan oleh lengkung di Region 2 (berwarna biru) gambaraj tersebut.

Ini kerana, pada voltan yang lebih tinggi, elektron dalam lembah rendah band konduksi bergerak ke lembah yang lebih tinggi di mana mobiliti mereka berkurang disebabkan peningkatan jisim efektif mereka. Penurunan mobiliti mengurangkan konduktiviti yang menyebabkan penurunan arus yang mengalir melalui diod.

Akibatnya, diod menunjukkan kawasan rintangan negatif dalam lengkung ciri V-I, yang merangkumi dari titik Puncak hingga titik Lembah. Efek ini dikenali sebagai efek elektron dipindahkan, dan Gunn diode juga dipanggil Peranti Elektron Dipindahkan.

Lebih lanjut, perlu diperhatikan bahawa efek elektron dipindahkan juga dikenali sebagai efek Gunn dan dinamakan bersempena John Battiscombe Gunn (J. B. Gunn) selepas penemuannya pada tahun 1963 yang menunjukkan bahawa satu dapat menghasilkan gelombang mikro dengan menerapkan voltan tetap merentasi chip semikonduktor n-type GaAs. Walau bagaimanapun, penting untuk dicatat bahawa bahan yang digunakan untuk pembuatan Gunn diode haruslah n-type kerana efek elektron dipindahkan hanya berlaku untuk elektron dan bukan lubang.

Kerana GaAs adalah konduktor yang buruk, Gunn diode menghasilkan haba berlebihan dan memerlukan sink haba. Pada frekuensi mikro, pulsa arus melintasi kawasan aktif, dimulakan pada voltan tertentu. Pergerakan pulsa ini mengurangkan gradien potensial, mencegah pembentukan pulsa lebih lanjut.

Pulsa arus baru hanya boleh dihasilkan apabila pulsa sebelumnya mencapai hujung jauh kawasan aktif, meningkatkan gradien potensial lagi. Masa yang diperlukan bagi pulsa arus untuk melintasi kawasan aktif menentukan kadar penghasilan pulsa dan frekuensi operasi Gunn diode. Untuk mengubah frekuensi osilasi, ketebalan kawasan aktif tengah harus disesuaikan.

Lebih lanjut, perlu diperhatikan bahawa sifat rintangan negatif yang ditunjukkan oleh Gunn diode membolehkannya berfungsi sebagai pembesar dan osilator, yang terakhir dikenali sebagai osilator Gunn atau Gunn oskaillator.

Kelebihan Gunn Diode

• Terletak pada fakta bahawa ia adalah sumber gelombang mikro yang paling murah (berbanding dengan pilihan lain seperti tabung klystron)

• Mereka bersaiz kompak

• Mereka beroperasi dalam jalur lebar yang besar dan mempunyai kestabilan frekuensi yang tinggi.

Kekurangan Gunn Diode

• Mereka mempunyai voltan hidup yang tinggi

• Mereka kurang efisien di bawah 10 GHz

• Mereka menunjukkan kestabilan suhu yang buruk.

Aplikasi

• Dalam osilator elektronik untuk menghasilkan frekuensi mikro.

• Dalam pembesar parametrik sebagai sumber pompa.

• Dalam radar polis.

• Sebagai sensor dalam sistem pembukaan pintu, sistem pendeteksian pelanggaran, sistem keselamatan pejalan kaki, dll.

• Sebagai sumber frekuensi mikro dalam pembuka pintu automatik, pengawal isyarat trafik, dll.

• Dalam litar penerima mikro.