Dióda je dvojvodičový polovodič elektronický komponent ktorý vykazuje nelineárne charakteristiky prúdového napätia. Umožňuje prúd v jednom smere, pri ktorom je jeho odpor počas predpätia veľmi nízky (takmer nulový odpor). Podobne, v opačnom smere, neumožňuje tok prúdu - pretože ponúka veľmi vysoký odpor (nekonečný odpor funguje ako otvorený obvod) počas spätného skreslenia.

Gunn Diode

The diódy sú klasifikované do rôznych typov na základe ich pracovných princípov a charakteristík. Patria sem generická dióda, Schottyho dióda, Shockleyova dióda, dióda s konštantným prúdom, Zenerova dióda , Svetelná dióda, Fotodióda, Tunelová dióda, Varactor, Vákuová trubica, Laserová dióda, PIN dióda, Peltierova dióda, Gunnova dióda atď. V špeciálnom prípade tento článok pojednáva o práci, charakteristikách a aplikáciách Gunnovej diódy.

Čo je Gunnova dióda?

Gunnova dióda sa považuje za typ diódy, aj keď neobsahuje žiadne typické spojenie PN diódy ako ostatné diódy, ale skladá sa z dvoch elektród. Táto dióda sa nazýva aj ako prenesené elektronické zariadenie. Táto dióda je zariadenie so záporným rozdielovým odporom, ktoré sa často používa ako generátor s nízkym výkonom mikrovlnky . Skladá sa iba z polovodiča typu N, v ktorom sú elektróny väčšinou nositeľmi náboja. Na generovanie krátkych rádiových vĺn, napríklad mikrovĺn, využíva efekt Gunn.

Štruktúra diódy Gunn

Centrálna oblasť zobrazená na obrázku je aktívna oblasť, ktorá je správne dotovaná GaAs typu N a epitaxnou vrstvou s hrúbkou približne 8 až 10 mikrometrov. Aktívna oblasť je vložená medzi dve oblasti, ktoré majú ohmické kontakty. K dispozícii je chladič, ktorý zabraňuje prehriatiu a predčasnému zlyhaniu diódy a udržuje tepelné limity.

“ako funguje elektromer ”

Na konštrukciu týchto diód sa používa iba materiál typu N, ktorý je v dôsledku efektu prenášaného elektrónu použiteľný iba pre materiály typu N a nie je použiteľný pre materiály typu P. Frekvencia sa môže meniť zmenou hrúbky aktívnej vrstvy pri dopingu.

Gunnov efekt

Vynašiel ho John Battiscombe Gunn v 60. rokoch po svojich experimentoch na GaAs (Gallium Arsenide). Vo výsledkoch experimentov pozoroval šum a vďačil za to generovaniu elektrických oscilácií pri mikrovlnných frekvenciách pomocou stabilného elektrického poľa s veľkosťou väčšou ako prahová hodnota. Názov dostal ako Gunn Effect potom, čo ho objavil John Battiscombe Gunn.

Gunnov efekt možno definovať ako generovanie mikrovlnného výkonu (výkon s mikrovlnnými frekvenciami okolo niekoľkých GHz) vždy, keď napätie privedené na polovodičové zariadenie prekročí kritickú hodnotu napätia alebo prahovú hodnotu napätia.

Gunn diódový oscilátor

Gunnove diódy sa používajú na výrobu oscilátorov na generovanie mikrovlniek s frekvenciami od 10 GHz do THz. Jedná sa o zariadenie so záporným diferenciálnym odporom - nazývané tiež ako prevedené elektrónový prístrojový oscilátor - čo je vyladený obvod pozostávajúci z Gunnovej diódy, na ktorú je aplikované jednosmerné predpätie. Toto sa nazýva predpätie diódy do oblasti negatívneho odporu.

Z tohto dôvodu sa celkový rozdielový odpor obvodu stáva nulovým, pretože záporný odpor diódy sa ruší kladným odporom obvodu, čo vedie k vytváraniu oscilácií.

“dolnopriepustný filter pre subwoofer ”

Gunn Diode’s Working

Táto dióda je vyrobená z jedného kusu Polovodič typu N. ako je gálium arzenid a InP (fosfid indný). GaAs a niektoré ďalšie polovodičové materiály majú vo svojej elektronickej štruktúre pásma jedno extraenergetické pásmo namiesto toho, aby mali iba dve energetické pásma, t. valenčné pásmo a vodivé pásmo ako bežné polovodičové materiály. Tieto GaAs a niektoré ďalšie polovodičové materiály pozostávajú z troch energetických pásiem a toto ďalšie tretie pásmo je v počiatočnom štádiu prázdne.

Ak je na toto zariadenie privedené napätie, potom sa väčšina privedeného napätia objaví v aktívnej oblasti. Elektróny z vodivého pásma, ktoré majú zanedbateľný elektrický odpor, sa prenášajú do tretieho pásma, pretože tieto elektróny sú rozptýlené pôsobiacim napätím. Tretie pásmo GaAs má pohyblivosť, ktorá je menšia ako pohyblivosť vodivého pásma.

Z tohto dôvodu zvýšenie dopredného napätia zvyšuje intenzitu poľa (pre sily poľa, kde je aplikované napätie väčšie ako hodnota prahového napätia), potom sa počet elektrónov dostane do stavu, v ktorom sa efektívna hmotnosť zvyšuje znížením ich rýchlosti, a prúd sa teda zníži.

“teória jednosmerného motora s permanentným magnetom ”

Ak sa teda zvýši intenzita poľa, potom sa driftová rýchlosť zníži, čo vytvorí negatívnu oblasť prírastkového odporu vo vzťahu V-I. Zvýšenie napätia teda zvýši odpor vytvorením rezu na katóde a dosiahne anódu. Ale na udržanie konštantného napätia sa na katóde vytvorí nový plátok. Podobne, ak dôjde k poklesu napätia, potom sa odpor zníži zhasnutím ľubovoľného existujúceho rezu.

Charakteristika Gunn Diode

Charakteristiky Gunn Diode

Charakteristiky vzťahu prúd - napätie Gunnovej diódy sú zobrazené na vyššie uvedenom grafe s oblasťou záporného odporu. Tieto charakteristiky sú podobné vlastnostiam tunelovej diódy.

Ako je zrejmé z vyššie uvedeného grafu, v tejto dióde sa najskôr začína zvyšovať prúd, ale po dosiahnutí určitej úrovne napätia (pri stanovenej hodnote napätia, ktorá sa nazýva prahová hodnota napätia), prúd klesá a pred ďalším zvýšením. Oblasť, kde prúd klesá, sa nazýva oblasť s negatívnym odporom, a preto osciluje. V tejto oblasti s negatívnym odporom táto dióda funguje ako oscilátor aj ako zosilňovač, pretože v tejto oblasti je dióda schopná zosilňovať signály.

Aplikácie Gunn Diode

Aplikácie diódy Gunn

Používa sa ako oscilátory Gunn na generovanie frekvencií od 100 mW 5 GHz do 1 W 35 GHz. Tieto Gunnove oscilátory sa používajú pre rádiová komunikácia , vojenské a komerčné radarové zdroje.
Používa sa ako senzory na zisťovanie priestupkov, aby sa zabránilo vykoľajeniu vlakov.
Používajú sa ako efektívne mikrovlnné generátory s frekvenčným rozsahom až stovky GHz.
Používa sa na diaľkové detektory vibrácií a na meranie rýchlosti otáčania tachometre .
Používa sa ako generátor mikrovlnného prúdu (generátor diód Pulsed Gunn).
Používa sa v mikrovlnných vysielačoch na generovanie mikrovlnných rádiových vĺn pri veľmi nízkom výkone.
Používa sa ako rýchlo riadiace komponenty v mikroelektronike, napríklad na moduláciu laserov so vstrekovaním polovodičov.
Používa sa ako aplikácia pod milimetrové vlny vynásobením frekvencie Gunnovho oscilátora frekvenciou diód.
Medzi ďalšie aplikácie patria snímače otvárania dverí, zariadenia na riadenie procesov, prevádzka bariéry, obvodová ochrana, bezpečnostné systémy pre chodcov, lineárne ukazovatele vzdialenosti, snímače výšky hladiny, meranie obsahu vlhkosti a alarmy narušiteľa.

Dúfame, že ste získali predstavu o Gunnovej dióde, charakteristike Gunnovej diódy, Gunn Effectu, Gunnovho diódového oscilátora a jeho práci s aplikáciami. Ak chcete získať viac informácií o diódach Gunn, pošlite vaše dotazy komentárom nižšie.

Fotografické úvery: