Oscillator Dioda Gunn: Apa itu? (Teori & Prinsip Kerja)

Apa Itu Oskilator Dioda Gunn

Oskilator Dioda Gunn (juga dikenal sebagai oskilator Gunn atau perangkat transfer elektron oskilator) adalah sumber daya mikro yang murah dan terdiri dari dioda Gunn atau perangkat transfer elektron (TED) sebagai komponen utamanya. Mereka melakukan fungsi yang serupa dengan Oskilator Reflex Klystron. Dalam oskilator Gunn, dioda Gunn akan ditempatkan dalam rongga resonan. Oskilator Gunn terdiri dari dua komponen utama: (i) Bias DC dan (ii) Sirkuit penyetelan.

Bagaimana Dioda Gunn Bekerja Sebagai Oskilator

Bias DC

Dalam kasus dioda Gunn, saat bias DC yang diterapkan meningkat, arus mulai meningkat pada tahap awal, yang berlanjut hingga tegangan ambang batas. Setelah itu, arus terus menurun seiring peningkatan tegangan hingga mencapai tegangan breakdown. Daerah ini, yang meliputi dari puncak hingga titik lembah, disebut daerah resistansi negatif (Gambar 1).

Sifat dioda Gunn beserta sifat waktu penyelenggaraannya menyebabkannya berperilaku sebagai oskilator jika nilai arus optimal mengalir melaluinya. Hal ini karena, sifat resistansi negatif perangkat tersebut meniadakan efek dari setiap resistansi nyata yang ada dalam rangkaian.

Hal ini menghasilkan osilasi yang berkelanjutan selama bias DC hadir sambil mencegah pertumbuhan osilasi. Lebih lanjut, amplitudo osilasi hasilnya akan dibatasi oleh batas-batas daerah resistansi negatif seperti yang terlihat pada Gambar 1.

Sirkuit Penyetelan

Dalam kasus oskilator Gunn, frekuensi osilasi terutama bergantung pada lapisan aktif tengah dioda Gunn. Namun, frekuensi resonan dapat disetel secara eksternal baik secara mekanis maupun listrik. Dalam kasus sirkuit penyetelan elektronik, kontrol dapat dibawa dengan menggunakan waveguide atau rongga mikro atau dioda varaktor atau bola YIG.

Di sini, dioda dipasang di dalam rongga sedemikian rupa sehingga membatalkan resistansi kerugian resonator, menghasilkan osilasi. Di sisi lain, dalam kasus penyetelan mekanis, ukuran rongga atau medan magnet (untuk bola YIG) diubah secara mekanis dengan cara, misalnya, sekrup penyesuaian, untuk menyetel frekuensi resonan.

Jenis-jenis oskilator ini digunakan untuk menghasilkan frekuensi mikro yang berkisar dari 10 GHz hingga beberapa THz, sesuai dengan dimensi rongga resonan. Biasanya, desain oskilator berbasis koaksial dan mikropita/planar memiliki faktor daya rendah dan kurang stabil dalam hal suhu. Di sisi lain, desain sirkuit yang distabilkan dengan waveguide dan resonator dielektrik memiliki faktor daya yang lebih besar dan dapat dibuat stabil secara termal dengan mudah.

Gambar 2 menunjukkan oskilator Gunn berbasis resonator koaksial yang digunakan untuk menghasilkan frekuensi antara 5 hingga 65 GHz. Di sini, saat tegangan Vb bervariasi, fluktuasi yang diinduksi oleh dioda Gunn bergerak sepanjang rongga untuk dipantulkan dari ujung lainnya dan kembali ke titik awal mereka setelah waktu t yang diberikan

Di mana, l adalah panjang rongga dan c adalah kecepatan cahaya. Dari ini, persamaan untuk frekuensi resonan oskilator Gunn dapat diturunkan sebagai

di mana, n adalah jumlah gelombang setengah yang dapat masuk ke dalam rongga untuk frekuensi tertentu. Nilai n berkisar dari 1 hingga l/ctd di mana td adalah waktu yang diperlukan oleh dioda Gunn untuk merespons perubahan pada tegangan yang diterapkan.

Di sini, osilasi dimulai ketika beban resonator sedikit lebih tinggi dari resistansi negatif maksimum perangkat. Selanjutnya, osilasi ini tumbuh dalam hal amplitudo hingga resistansi negatif rata-rata dioda Gunn menjadi sama dengan resistansi resonator, setelah itu dapat diperoleh osilasi berkelanjutan. Lebih lanjut, jenis oskilator relaksasi ini memiliki kapasitor besar yang terhubung di seberang dioda Gunn untuk mencegah pembakaran perangkat akibat sinyal amplitudo besar.

Akhirnya, perlu dicatat bahwa oskilator dioda Gunn digunakan secara luas sebagai pemancar dan penerima radio, sensor deteksi kecepatan, amplifikasi parametrik, sumber radar, sensor pemantauan lalu lintas, detektor gerakan, detektor getaran jarak jauh, tachometer kecepatan rotasi, monitor konten kelembaban, transceiver mikro (Gunnplexers), dan dalam kasus pintu otomatis, alarm perampok, radar polisi, LAN nirkabel, sistem penghindaran tabrakan, rem anti-lock, sistem keselamatan pejalan kaki, dll.

Pernyataan: Hormati aslinya, artikel bagus layak dibagikan, jika ada pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk dihapus.