Hvað er Gunn Diode: Smíði og hvernig hún virkar

Í GaAs hálfleiðurum eru rafeindirnar til staðar í tveimur ríkjum eins og hár massi lághraði og lágmassi háhraði. Með því að krefjast fullnægjandi rafsviðs neyðast rafeindirnar til að fara úr lágmassaástandi í hámassaástand. Í þessu tiltekna ástandi geta rafeindir myndað hóp og hreyfist með jöfnum hraða sem getur valdið því að straumur flæðir í röð púlsa. Svo þetta er þekkt sem Gunn Effect sem er notað af Gunn díóðum. Þessar díóða eru bestu og oftast fáanlegu tækin úr TED fjölskyldunni (flutt rafeindatæki). Þessar gerðir af díóðum eru notaðar eins og DC til örbylgjuofnbreytir með neikvæða viðnámseiginleika GaAs í magni (Gallium Arsenide) og þær þurfa dæmigerða, stöðuga spennu aflgjafa, minni viðnám svo hægt sé að útrýma flóknum rafrásum. Þessi grein fjallar um yfirlit yfir Gunn díóða. Hvað er Gunn díóða? Gunn díóða er gerð með hálfleiðara af gerð N vegna þess að hún samanstendur af meirihluta hleðslu burðarefna eins og rafeindum. Þessi díóða notar neikvæða viðnámseiginleikann til að framleiða straum á háum tíðnum. Þessi díóða er aðallega notuð til að framleiða örbylgjumerki um 1 GHz og RF tíðni um 100 GHz. Gunn díóður eru einnig þekktar sem TED (transferred electron devices). Jafnvel þó að um díóða sé að ræða eru tækin ekki með PN-mótum heldur eru þau með áhrif sem kallast Gunn Effect. Gunn Diode Þessi áhrif voru nefnd á grundvelli uppfinningamannsins, nefnilega JB Gunn. Þessir díóða eru mjög einfaldir í notkun, þeir mynda ódýra tækni til að búa til örbylgjuofn RF merki, sem oft eru settir í ölduleiðara til að búa til auðvelt ómunhol. Gunn díóða táknið er sýnt hér að neðan.Tákn Gunn díóða smíði. Hægt er að búa til Gunn díóðuna með N-gerð hálfleiðara. Efnin sem eru oftast notuð eru GaAs (gallíumarseníð) og InP (Indium Phosphide) og önnur efni hafa verið notuð eins og Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Það er nauðsynlegt að nota n-gerð efni vegna þess að áhrif flutt rafeind er einfaldlega viðeigandi fyrir rafeindir og ekki holur sem finnast í p-gerð efni. Í þessu tæki eru 3 aðalsvæði sem kallast efst, neðst og miðsvæði.FramkvæmdirAlmenna aðferðin til að framleiða þessa díóða er að vaxa og þekjulag á úrkynjað n+ undirlag. Þykkt virka lagsins er á bilinu frá nokkrum míkron til 100 míkron og lyfjamagn þessa lags er á bilinu 1014cm-3 til 1016cm-3. En þetta lyfjamagn er verulega lágt sem er notað fyrir efstu og neðstu svæði tækisins. Byggt á nauðsynlegri tíðni mun þykktin breytast. Útfelling n+ lagsins er hægt að gera epitaxial annars dópuð með jónaígræðslu. Bæði svæði þessa tækis eins og toppur og botn eru djúpt dópaðir til að veita n+ efni. Þetta gefur nauðsynlega háleiðni svæði sem eru nauðsynleg fyrir tengingar í átt að tækinu. Almennt eru þessi tæki sett á leiðandi stuðning sem tengist vír við. Þessi stuðningur getur líka virkað eins og hiti sem er hættulegt að fjarlægja hitann. Hægt er að gera aðra endatengingu díóðunnar í gegnum gulltengingu sem er lögð á toppflötinn. Hér er gulltengingin nauðsynleg vegna mikillar leiðni og hlutfallslegs stöðugleika. Á meðan á framleiðslu stendur ætti efnisbúnaðurinn að vera gallalaus og innihalda einnig afar stöðugt úrval lyfjanotkunar. Gunn díóða Vinna Virka reglan um Gunn díóða fer aðallega eftir Gunn áhrifum. Í sumum efnum eins og InP og GaAs, þegar þröskuldsstigi er náð í gegnum rafsvið innan efnisins, þá mun hreyfanleiki rafeinda minnka samtímis. Þegar rafsviðið eykst mun neikvæð viðnám myndast. Þegar styrkleiki rafsviðs fyrir GaAs efni nær marktæku gildi sínu á neikvæðu rafskautinu, þá getur lítið rafeindahreyfanleiki myndast. Þetta svæði færist í gegnum meðalhraða rafeinda til +Ve rafskautsins.Gunn díóða inniheldur neikvætt viðnámssvæði á CV eiginleika þess. Þegar verulegu gildi er náð í gegnum neikvæða GaAs rafskautið, þá verður svæði með hreyfanleika lágra rafeinda. Eftir það mun það skipta yfir í jákvæða rafskautið. Þegar það hittir sterkt rafsviðssvið í gegnum jákvæða rafskautið á neikvæða rafskautinu, þá mun hringlaga gerð svæðisins fyrir minni rafeindahreyfanleika sem og háa rafsviðið byrja að endurskapa. Hringlaga eðli þessa atviks framkallar sveiflur með 100 GHz tíðni. Þegar þetta gildi fer yfir, þá munu sveiflur byrja að hverfa fljótt.Eiginleikar Gunn díóða eiginleikar sýna neikvætt viðnámssvæði á VI einkennandi ferli hennar sem sýnt er hér að neðan. Þannig að þetta svæði gerir díóðunni kleift að magna merki, svo það er hægt að nota það í sveifluvöldum og mögnurum. En Gunn díóða sveiflur eru oftast notaðar.Einkenni Gunn DiodeHér er neikvæða viðnámssvæðið í Gunn díóðunni ekkert nema þegar straumflæðið eykst þá lækkar spennan. Þessi fasabaksnúningur gerir díóðunni kleift að virka eins og oscillator og magnari. Straumstreymi í þessari díóða eykst í gegnum DC spennuna. Við ákveðna enda mun straumflæðið byrja að minnka, svo þetta er kallað topppunktur eða þröskuldur. Þegar farið hefur verið yfir þröskuldspunktinn mun straumflæðið byrja að minnka til að búa til neikvætt viðnámssvæði innan díóðunnar. Notkunarmáti Gunn díóðu Hægt er að vinna Gunn díóða í fjórum stillingum sem fela í sér eftirfarandi.Gunn sveifluhamur Stöðug mögnun ModelLSA SveifluhamurBias Circuit SveifluhamurGunn SveifluhamurGunn sveifluhamur er hægt að skilgreina á svæðinu þar sem hægt er að margfalda summan af tíðninni með 107 cm/s lengdum. Summa lyfjamisnotkunar er hægt að margfalda með lengd er hærri en 1012/cm2. Á þessu svæði er díóðan ekki stöðug vegna myndunar hringlaga hvorki hásviðslénsins og uppsöfnunarlagsins Stöðugleikamagnunarhamur Hægt er að skilgreina þessa stillingu á svæðinu þar sem summa tíðnistímalengdar er 107cm/sek. Lengd lyfjavöru fyrir tíma er á bilinu 1011 og 1012/cm2.LSA-sveifluhamur.Þessi tegund af stillingu er hægt að skilgreina á svæðinu þar sem summan af sinnum lengd tíðnarinnar er 107 cm/s og hægt er að skipta lyfjastuðulinum í gegnum tíðnina er svið frá 2×104 & 2×105.Bias Circuit Oscillation Mode.Þessi tegund af stillingu gerist einfaldlega þegar annað hvort LSA eða Gunn sveifla á sér stað. Almennt séð er það svæðið þar sem lengdartíðni afurða tímans er mjög lítil sem birtist innan myndarinnar. Þegar hlutdrægni á magndíóða er lokið að þröskuldinum þá lækkar meðalstraumurinn skyndilega þegar sveifla Gunn byrjar.Gunn Diode Oscillator CircuitRafrásarskýringarmynd Gunn diode oscillator hringrásarinnar er sýnd hér að neðan. Notkun Gunn díóða skýringarmyndarinnar sýnir neikvætt viðnám svæði. Neikvæða viðnámið í gegnum flökkurýmd og leiðarspennu getur leitt til sveiflna.Gunndíóða sveifluhringrás Í flestum tilfellum mun sveiflugerð sveiflunnar innihalda mikið magn sem mun skemma díóða. Þannig að stór þétti er notaður yfir díóðuna til að forðast þessa bilun. Þessi eiginleiki er aðallega notaður til að hanna oscillators á efri tíðnum sem eru á bilinu frá GHz til THz böndum. Hér er hægt að stjórna tíðninni með því að bæta við resonator. Í ofangreindri hringrás er jafngildi hringrásarinnar bylgjuleiðari eða koaxial flutningslína. Hér eru GaAs Gunn díóður aðgengilegar til notkunar sem er á bilinu 10 GHz - 200 GHz við 5 MW - 65 MW afl. Þessar díóða er einnig hægt að nota sem magnara. Kostir Kostir Gunn díóðunnar eru meðal annars eftirfarandi. Þessi díóða er fáanleg í lítilli stærð og færanleg Gerð kostnaðar við þessa díóðu minni Við háar tíðnir er þessi díóða stöðug og áreiðanleg. -merkjahlutfall (NSR) vegna þess að það er varið fyrir hávaða. Það felur í sér mikla bandbreidd Ókostir. Ókostir Gunn díóðunnar eru eftirfarandi. Hitastöðugleiki þessarar díóðu er lélegur. Rekstrarstraumur þessa tækis, þannig aflnotkun er mikil. Gunn díóða skilvirkni er lítil undir 10GHz. Kveiktu á spennu þessa tækis er mikil.FM hávaði er mikill fyrir tiltekin notkunarsvið. Stillingarsviðið er mikið. Notkun Gunn díóða felur í sér eftirfarandi. Þessar díóða eru notaðar sem sveiflur og magnarar. Hún er notuð í örrafeindatækni eins og stýribúnað .Þessir eru notaðir í hernaðarlegum, viðskiptalegum ratsjárgjöfum og útvarpssamskiptum. Þessi díóða er notuð í púlsuðu Gunn díóða geninu rators.Í öreindatækni eru þessar díóðar notaðar sem hraðstýringartæki fyrir leysigeislamótun.Notaðar í ratsjár lögreglunnar.Þessar díóðar eiga við í snúningshraðamælum.Hún er notuð sem dælugjafar í parametrimögnurum Notaðar í skynjurum til að greina mismunandi kerfi eins og hurðaropnun, innbrotsgreiningu & öryggi gangandi vegfarenda o.s.frv. Það er notað í stanslausum bylgjudoppler ratsjám. Það er mikið notað í sendum á örbylgjugengisgagnatengingum. Það er notað í rafeindasveiflur til að búa til örbylgjutíðni.Þannig snýst þetta allt um yfirlit yfir Gunn díóða og virkni hennar. Þessar tegundir díóða eru einnig kallaðar TED (Transferred Electronic Device). Almennt eru þetta notaðar fyrir hátíðni sveiflur. Hér er spurning fyrir þig, hvað er Gunn Effect?

Skildu eftir skilaboð 

Skilaboðalisti