گن ڈائود کیا ہے؟

گن ڈائود کیا ہے؟

گن ڈائود کی تعریف

گن ڈائود ایک غیر فعال سیمی کنڈکٹر ڈوائس ہے جس میں دو ٹرمینل ہوتے ہیں، جو صرف n-ڈوپڈ سیمی کنڈکٹر مواد سے ملکنے والی ہوتی ہے، جبکہ دیگر ڈائودز p-n جنکشن پر مشتمل ہوتی ہیں۔ گن ڈائود کو گالیئم آرسینائیڈ (GaAs)، انڈیم فاسفائیڈ (InP)، گالیئم نائٹرايد (GaN)، کیڈمیم ٹیلورائیڈ (CdTe)، کیڈمیم سلفائیڈ (CdS)، انڈیم آرسینائیڈ (InAs)، انڈیم اینٹیمونائیڈ (InSb) اور زنس سیلنائیڈ (ZnSe) جیسے مواد سے بنایا جا سکتا ہے جن کے کانڈکشن بینڈ میں متعدد، شروع میں خالی، قریب کے طاقات والے وادی ہوتے ہیں۔

عام طور پر تیاری کا عمل ایک ڈینیگریٹ n+ سب سٹریٹ پر اپیٹیکسل لے کو اگانے سے شروع ہوتا ہے تاکہ تین n-ٹائپ سیمی کنڈکٹر لے (شکل 1a) بنائے جائیں، جہاں انتہائی لے بہت زیادہ ڈوپڈ ہوتے ہیں درمیانی، سرگرم لے کے مقابلے میں۔

بعد ازاں گن ڈائود کے دونوں سرے پر میٹل کنٹیکٹ فراہم کیے جاتے ہیں تاکہ بائیسنگ کو آسان بنایا جا سکے۔ گن ڈائود کا سرکٹ سمبل شکل 1b میں دکھایا گیا ہے اور عام ڈائود سے مختلف ہے تاکہ p-n جنکشن کی عدم موجودگی کو ظاہر کیا جا سکے۔

جب گن ڈائود پر DC ولٹیج لاگو کی جاتی ہے تو اس کے لے کے درمیان ایک الیکٹرک فیلڈ پیدا ہوتا ہے، خاص طور پر مرکزی سرگرم علاقے میں۔ ابتدائی طور پر کنڈکشن میں اضافہ ہوتا ہے جب الیکٹران ویلنس بینڈ سے کانڈکشن بینڈ کے نچلے وادی میں منتقل ہوتے ہیں۔

معمولی V-I پلات رجیون 1 (گلابی رنگ) میں دکھایا گیا ہے۔ لیکن، کسی معین حد (Vth) تک پہنچنے کے بعد گن ڈائود کے ذریعے سے کنڈکشن کرنٹ کم ہوتا ہے جسے رجیون 2 (نیلا رنگ) میں دکھایا گیا ہے۔

یہ اس لیے ہوتا ہے کہ، زیادہ ولٹیج پر کانڈکشن بینڈ کے نچلے وادی میں موجود الیکٹران اپنے اوپری وادی میں منتقل ہوتے ہیں جہاں ان کی موبائلٹی کم ہوجاتی ہے کیونکہ ان کا موثر وزن بڑھ جاتا ہے۔ موبائلٹی کی کمی کنڈکٹیوٹی کو کم کرتی ہے جس سے ڈائود کے ذریعے سے گزرناوالی کرنٹ کم ہوجاتی ہے۔

نتیجے میں، ڈائود V-I خصوصیاتی کرنٹ میں منفی مقاومت کا علاقہ ظاہر کرتا ہے، جو پیک پوائنٹ سے ویلی پوائنٹ تک فاصلہ ڈالتا ہے۔ یہ اثر منتقل ہونے والا الیکٹرون اثر کہلاتا ہے، اور گن ڈائود کو منتقل ہونے والا الیکٹرون ڈوائس بھی کہا جاتا ہے۔

اِس کے علاوہ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ منتقل ہونے والا الیکٹرون اثر کو گن اثر بھی کہا جاتا ہے اور یہ جان بٹیسکامب گن (J. B. Gunn) کے نام پر رکھا گیا ہے جس نے 1963 میں ایک n-ٹائپ GaAs سیمی کنڈکٹر کے چپ پر مستحکم ولٹیج لاگو کرنے سے مائیکروویوز تولید کرنے کا ثبوت دیا تھا۔ لیکن یہ ضروری ہے کہ یہ نوٹ کر لیا جائے کہ گن ڈائود کو تیار کرنے کے لیے استعمال کیے جانے والے مواد کا لازماً n-ٹائپ ہونا چاہئے کیونکہ منتقل ہونے والا الیکٹرون اثر صرف الیکٹران کے لیے ہی درست ہوتا ہے اور ہول کے لیے نہیں۔

چونکہ GaAs ایک بد قسمت کنڈکٹر ہے، گن ڈائود زیادہ گرمی پیدا کرتا ہے اور ایک گرمی کے سینک کی ضرورت ہوتی ہے۔ مائیکروویوز فریکوئنسیوں پر، کرنٹ پالس سرگرم علاقے کے ذریعے گذرتا ہے، مخصوص ولٹیج پر شروع ہوتا ہے۔ یہ پالس کی حرکت کرتی ہوئی کمپوٹنشل گریڈینٹ کو کم کرتی ہے، نئے پالس کی تشکیل کو روک دیتی ہے۔

نیا کرنٹ پالس صرف پہلے پالس کے سرگرم علاقے کے دور دراز کے سرے تک پہنچنے پر ہی تیار ہوسکتا ہے، کمپوٹنشل گریڈینٹ کو دوبارہ بڑھا دیتے ہوئے۔ کرنٹ پالس کے سرگرم علاقے کے ذریعے گذرनے کا وقت پالس کی تیاری کی شرح اور گن ڈائود کی آپریشنل فریکوئنسی کو تعین کرتا ہے۔ تالیفریکوئنسی کو تبدیل کرنے کے لیے مرکزی سرگرم علاقے کی معمولی چھاٹی کو تبدیل کرنا ضروری ہوتا ہے۔

اِس کے علاوہ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ گن ڈائود کے ذریعے ظاہر کردہ منفی مقاومت کی طبیعت اسے ایمپلی فائر اور آسیلیٹر کے طور پر کام کرنے کی صلاحیت دیتی ہے، جسے گن ڈائود آسیلیٹر یا گن آسیلیٹر کہا جاتا ہے۔

گن ڈائود کے فائدے

• یہ مائیکروویوز کا سب سے سستا ماخذ ہے (دیگر اختیارات کی نسبت مثلاً کلیسٹرون ٹیوب)

• یہ چھوٹے سائز میں ہوتے ہیں

• یہ بڑے بینڈ وڈتھ پر کام کرتے ہیں اور بالکل فریکوئنسی کی استحکام رکھتے ہیں۔

گن ڈائود کے نقصانات

• ان کا آن کرنے کا ولٹیج زیادہ ہوتا ہے

• 10 GHz سے نیچے ان کی کارکردگی کم ہوتی ہے

• ان کی گرمی کی استحکام کم ہوتی ہے۔

استعمال

• ایلیکٹرانک آسیلیٹرز میں مائیکروویوز فریکوئنسی تولید کرنے کے لیے۔

• پیرامیٹرک امپلی فائرز کے پمپ سرچس کے طور پر۔

• پولیس ریڈارز میں۔

• دروازہ کھولنے کے نظاموں، غیر قانونی داخلے کے پتہ لگانے کے نظاموں، پیشیان سلامتی نظاموں وغیرہ میں سینسر کے طور پر۔

• آٹومیٹک دروازہ کھولنے، ٹریفک سگنل کنٹرولرز وغیرہ میں مائیکروویوز فریکوئنسی کے ماخذ کے طور پر۔

• مائیکروویوز ریسیور سرکٹس میں۔