గన్ డయోడ్ ఏంటి?

గన్ డయోడ్ ఏంటి?

గన్ డయోడ్ నిర్వచనం

గన్ డయోడ్ అనేది రెండు టర్మినల్లు ఉన్న పాసివ్ సెమికండక్టర్ పరికరం. ఇది p-n జంక్షన్ గల ఇతర డయోడ్లనుంచి వేరు, కేవలం n-డోపింగ్ చేయబడిన సెమికండక్టర్ పదార్థం ద్వారా మాత్రమే ఏర్పడినది. గన్ డయోడ్లను గాలియమ్ ఆర్సెనైడ్ (GaAs), ఇండియం ఫాస్ఫైడ్ (InP), గాలియమ్ నైట్రైడ్ (GaN), కాడిమియం టెల్యూరైడ్ (CdTe), కాడిమియం సల్ఫైడ్ (CdS), ఇండియం ఆర్సెనైడ్ (InAs), ఇండియం ఎంటిమోనైడ్ (InSb) మరియు జింక్ సెలెనైడ్ (ZnSe) వంటి పదార్థాలతో తయారు చేయవచ్చు, ఇవి వాటి కండక్షన్ బాండ్లో పొదుపు లేని, సమీప అంతరంలో ఉన్న శక్తి వాలులను కలిగి ఉంటాయి.

సాధారణ తయారీ పద్ధతి ఒక డెజెనరేట్ చేయబడిన n+ సబ్స్ట్రేట్‌పై ఎపిటాక్సియల్ లెయర్ పెరిగించడం ద్వారా మూడు n-టైప్ సెమికండక్టర్ లెయర్లను (చిత్రం 1a) ఏర్పరచడం, ఇది అంతమైన లెయర్లు మధ్య లెయర్ కంటే ఎక్కువ డోపింగ్ చేయబడినవి.

అతరంగా, గన్ డయోడ్ యొక్క రెండు చివరల వద్ద మెటల్ కంటాక్ట్లను ప్రదానం చేయడం ద్వారా బైయసింగ్ చేయవచ్చు. గన్ డయోడ్ కోసం సర్క్యూట్ చిహ్నం చిత్రం 1b లో చూపించబడింది, ఇది సాధారణ డయోడ్ కంటే వేరు, p-n జంక్షన్ లేనిదిని సూచించడానికి.

ఒక డీసీ వోల్టేజ్ గన్ డయోడ్ వద్ద ప్రయోగించబడినప్పుడు, దాని లెయర్ల మీద విద్యుత్ క్షేత్రం వికసిస్తుంది, ప్రత్యేకంగా మధ్య ఆక్టివ్ ప్రాంతంలో. మొదటి వ్యవధిలో, వాలెన్స్ బాండ్ నుండి కండక్షన్ బాండ్ యొక్క తక్కువ వాలీ వైపు ఇలక్ట్రాన్లు ముందుకు వెళ్ళడంతో కండక్షన్ పెరిగించుతుంది.

అయితే, ఒక నిర్దిష్ట థ్రెషోల్డ్ విలువ (Vth) చేరిన తర్వాత, గన్ డయోడ్ ద్వారా వెళ్ళే కండక్షన్ కరెంట్ చిత్రం 2 లో రెండవ ప్రాంతం (నీలం రంగులో చూపబడినది) వంటివిధంగా తగ్గించబడుతుంది.

ఇది ఎందుకంటే, ఎక్కువ వోల్టేజ్ వద్ద కండక్షన్ బాండ్ యొక్క తక్కువ వాలీలోని ఇలక్ట్రాన్లు వాటి కార్యక్షమ భారం పెరిగినంత వరకు వాటి యొక్క హైగర్ వాలీలోకి ముందుకు వెళ్ళింది. కార్యక్షమత తగ్గించడం కండక్టివిటీని తగ్గించి, డయోడ్ ద్వారా వెళ్ళే కరెంట్ను తగ్గిస్తుంది.

ఫలితంగా, డయోడ్ V-I వైశిష్ట్య వక్రంలో నెగెటివ్ రెజిస్టెన్స్ ప్రాంతాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, పీక్ పాయింట్ నుండి వాలీ పాయింట్ వరకు విస్తరిస్తుంది. ఈ ప్రభావాన్ని ట్రాన్స్ఫర్ ఇలక్ట్రాన్ ప్రభావం అంటారు, గన్ డయోడ్లను ట్రాన్స్ఫర్ ఇలక్ట్రాన్ డైవైస్‌లు అని కూడా అంటారు.

ఇది కూడా గన్ ప్రభావం అని పిలువబడుతుంది, జాన్ బటిస్కోంబ్ గన్ (J. B. గన్) తన కన్నిష్టం వద్ద 1963లో ఒక స్థిర వోల్టేజ్ ను న్-టైప్ GaAs సెమికండక్టర్ చిప్ పై ప్రయోగించడం ద్వారా మైక్రోవేవ్లను ఉత్పత్తి చేయగలను చూపించారు. అయితే, గన్ డయోడ్లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించబడే పదార్థం న్-టైప్ అనివ్వాలి, కారణం ట్రాన్స్ఫర్ ఇలక్ట్రాన్ ప్రభావం ఇలక్ట్రాన్లకు మాత్రమే ప్రకటిస్తుంది, హోల్స్‌కి కాదు.

గాలియమ్ ఆర్సెనైడ్ ఒక తక్కువ కండక్టివిటీ ప్రదర్శిస్తుంది, గన్ డయోడ్లు ఎక్కువ ఉష్ణతను ఉత్పత్తి చేస్తాయి మరియు ఒక హీట్ సింక్ అవసరం. మైక్రోవేవ్ తరంగాల వద్ద, ఒక కరెంట్ పల్స్ వ్యతిరేక వోల్టేజ్ వద్ద ఆక్టివ్ ప్రాంతంలో ప్రారంభమవుతుంది. ఈ పల్స్ ప్రవాహం ప్రాంతంలో పోటెన్షియల్ గ్రేడియంట్ను తగ్గించడం ద్వారా, మొదటి పల్స్ వ్యతిరేక వోల్టేజ్ వద్ద ప్రారంభమవుతుంది, మరియు ప్రాంతంలో ముందుకు వెళ్ళినప్పుడే మరొక కరెంట్ పల్స్ ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. కరెంట్ పల్స్ ఆక్టివ్ ప్రాంతంలో ప్రవహించడం ద్వారా పల్స్ ఉత్పత్తి రేటు మరియు గన్ డయోడ్ యొక్క పరిచలన తరంగాంకం నిర్ధారించబడతాయి. పరిచలన తరంగాంకాన్ని మార్చడానికి, మధ్య ఆక్టివ్ ప్రాంతం యొక్క మందాలను మార్చాలి.

అతరంగా, గన్ డయోడ్ యొక్క నెగెటివ్ రెజిస్టెన్స్ వైశిష్ట్యం ద్వారా, ఇది ఒక అమ్ప్లిఫయర్ మరియు ఒక ఓసిలేటర్ (గన్ డయోడ్ ఓసిలేటర్ లేదా గన్ ఓసిలేటర్) గా పని చేయవచ్చు.

గన్ డయోడ్ ప్రయోజనాలు

• మైక్రోవేవ్ తరంగాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఎలక్ట్రానిక్ ఓసిలేటర్ల్లో.

• పారామెట్రిక అమ్ప్లిఫయర్ల్లో పంప్ సోర్స్‌లుగా.

• పోలీసు రేడార్ల్లో.

• డోర్ ఓపెనింగ్ వ్యవస్థల్లో, ట్రెస్పాస్ డెటెక్టింగ్ వ్యవస్థల్లో, పీడేషీయన్ సురక్షా వ్యవస్థల్లో మరియు ఇతర సెన్సర్ల్లో.

• అటోమేటిక్ డోర్ ఓపెనర్ల్లో, ట్రాఫిక్ సిగ్నల్ కంట్రోలర్ల్లో మైక్రోవేవ్ తరంగాల సోర్సుగా.

• మైక్రోవేవ్ రిసీవర్ సర్క్యూట్ల్లో.