Nini ni diodi ya Gunn?

Ni jinsi ya Diode ya Gunn?

Maana ya Diode ya Gunn

Diode ya Gunn ni kifaa cha semiconductors chenye miundo mawili, ambacho linajengwa tu kutumia mteremko wa n-doped, tofauti na diodes mingine ambayo yanajengwa kutumia p-n junction. Diodes za Gunn zinaweza ujazwa kutumia vifaa kama vile Gallium Arsenide (GaAs), Indium Phosphide (InP), Gallium Nitride (GaN), Cadmium Telluride (CdTe), Cadmium Sulfide (CdS), Indium Arsenide (InAs), Indium Antimonide (InSb) na Zinc Selenide (ZnSe).

Njia ya kimataifa ya kutenga hutumia kujenga kiwango cha epitaxial juu ya substrate ya n+ degenerate ili kujenga miundo minne ya n-type semiconductor (Takwimu 1a), ambapo maeneo ya wingi yameingizwa kwa kutosha kilingana na kiwango cha kati, cha kazi.

Kutokana hii, viungo vya metal vinapatikana upande wake mwisho wa diode ya Gunn ili kusaidia biasing. Simu ya mkataba wa diode ya Gunn inavyoonyeshwa kwa Takwimu 1b ni tofauti na diode ya kawaida ili kushow lack of p-n junction.

Wakati umeme wa DC unatumika kwenye diode ya Gunn, nyuzi ya umeme hunanjaa katika miundo yake, hasa katika eneo la kati la kazi. Kuanzia, conduction hujiridhi kama electrons huenda kutoka kwenye valence band hadi lower valley ya conduction band.

Plot ya V-I yenye urawi unayonyeswa kwenye Region 1 (colored in pink) ya Takwimu 2. Lakini, baada ya kupata thamani fulani ya kufiki (Vth), current ya conduction kupitia diode ya Gunn hujerudhi kama inavyonyeswa kwenye Region 2 (colored in blue) ya takwimu.

Hii ni kwa sababu, kwenye umeme wa juu electrons katika lower valley ya conduction band hukweka kwenye higher valley yao ambako mobility yao hujerudhi kwa sababu ya ongezeko la effective mass. Ujerudi wa mobility hujerudhi conductivity ambayo huchangia ujerudi wa current unaofika kupitia diode.

Matokeo, diode hutoa negative resistance region katika V-I characteristic curve, inayozuru kutoka kwenye Peak point hadi Valley Point. Matokeo hili linatafsiriwa kama transferred electron effect, na diodes za Gunn zinatafsiriwa pia kama Transferred Electron Devices.

Kwa kuongeza, transferred electron effect linatafsiriwa pia kama Gunn effect na linalitolewa kwa ajili ya John Battiscombe Gunn (J. B. Gunn) baada ya utafiti wake wa 1963 uliyotunjisha kuwa microwaves zinaweza kutengenezwa kwa kutumia voltage steady across chip ya n-type GaAs semiconductor. Ingawa ni muhimu kukumbuka kuwa vifaa vilivyotumiwa kujenga diodes za Gunn lazima viwe vya n-type kama transferred electron effect linahitaji electrons tu na si holes.

Kwa sababu GaAs ni conductor mdogo, diodes za Gunn hutoa moto mengi na haja sink ya moto. Kwenye frequency za microwave, pulse ya current hukweka kwenye eneo la kazi, inayanza kwa voltage fulani. Mzunguko huu wa pulse humuua potential gradient, akibadilisha formation ya pulse kingine.

Pulse mpya ya current inaweza kutengenezwa tu wakati pulse iliyopo imefika mwisho wa eneo la kazi, kwa kuongeza potential gradient tena. Muda huo unavyopita pulse ya current kwenye eneo la kazi huchagua rate ya generation ya pulse na operational frequency ya diode ya Gunn. Ili kubadilisha oscillation frequency, thickness ya eneo la kati lazima liweze kubadilishwa.

Kwa kuongeza, tabia ya negative resistance inayotokea kwenye diode ya Gunn inayezingatia kufanya kazi kama amplifier na oscillator, ambayo hii ya mwisho inatafsiriwa kama Gunn diode oscillator au Gunn oscaillator.

Faida za Diode ya Gunn

• Ni kwamba ni chanzo chache cha microwaves (kulingana na options zingine kama vile klystron tubes)

• Ni midogo kwa ukuta

• Wanategemea kwenye bandwidth kubwa na wana stability ya high frequency.

Uhaba za Diode ya Gunn

• Wana turn-on voltage wa juu

• Wana efficiency kidogo chini ya 10 GHz

• Wanatoa temperature stability mbaya.

Matumizi

• Katika electronic oscillators ili kutengeneza microwave frequencies.

• Katika parametric amplifiers kama pump sources.

• Katika police radars.

• Kama sensors katika door opening systems, trespass detecting systems, pedestrian safety systems, na kadhalika.

• Kama chanzo cha microwave frequencies katika automatic door openers, traffic signal controllers, na kadhalika.

• Katika microwave receiver circuits.