Dioda je dvokraki poluvodič elektronička komponenta koji pokazuje nelinearne strujno-naponske karakteristike. Omogućuje struju u jednom smjeru u kojem je njezin otpor vrlo nizak (gotovo nulti otpor) tijekom prednapona. Slično tome, u drugom smjeru ne dopušta protok struje - jer nudi vrlo visok otpor (beskonačni otpor djeluje kao otvoreni krug) tijekom obrnutog prednapona.

Gunnova dioda

The diode se klasificiraju u različite vrste na temelju njihovih principa i karakteristika rada. To uključuje generičku diodu, Schotty diodu, Shockleyevu diodu, diodu sa stalnom strujom, Zener dioda , Svjetlosna dioda, fotodioda, tunelska dioda, varaktor, vakuumska cijev, laserska dioda, PIN dioda, Peltierova dioda, Gunnova dioda i tako dalje. U posebnom slučaju, ovaj članak raspravlja o radu, karakteristikama i primjenama Gunn diode.

Što je Gunnova dioda?

Gunnova dioda smatra se vrstom diode iako ne sadrži tipičan spoj PN dioda poput ostalih dioda, ali sastoji se od dvije elektrode. Ova se dioda naziva i prenesenim elektroničkim uređajem. Ova je dioda uređaj s negativnim diferencijalnim otporom, koji se često koristi kao oscilator male snage za generiranje mikrovalne pećnice . Sastoji se samo od poluvodiča N-tipa u kojem su elektroni glavni nositelji naboja. Da bi generirao kratke radio valove poput mikrovalnih, koristi Gunnov efekt.

Struktura Gunnove diode

Središnje područje prikazano na slici je aktivno područje koje je pravilno dopirano GaAs tipa N i epitaksijalni sloj debljine oko 8 do 10 mikrometara. Aktivno područje smješteno je između dviju regija koje imaju omske kontakte. Osiguran je hladnjak radi izbjegavanja pregrijavanja i preranog kvara diode i održavanja toplinskih ograničenja.

“Instrumentalno pojačalo s 3 op pojačala ”

Za izradu ovih dioda koristi se samo materijal tipa N, što je zbog prenesenog elektronskog učinka primjenjivog samo na materijale tipa N, a nije primjenjivo na materijale tipa P. Učestalost se može mijenjati promjenom debljine aktivnog sloja tijekom dopinga.

Gunnov efekt

Izumio ga je John Battiscombe Gunn 1960-ih nakon eksperimenata na GaAs (galijev arsenid), primijetio je šum u rezultatima svojih eksperimenata i to zahvaljujući generiranju električnih oscilacija na mikrovalnim frekvencijama stabilnim električnim poljem magnitude većom od vrijednost praga. Nazvan je Gunnovim efektom nakon što ga je otkrio John Battiscombe Gunn.

Gunnov efekt može se definirati kao stvaranje mikrovalne energije (snage s mikrovalnim frekvencijama od oko nekoliko GHz) kad god napon primijenjen na poluvodički uređaj prelazi kritičnu vrijednost napona ili vrijednost praga napona.

Gunnov diodni oscilator

Gunnove diode koriste se za izgradnju oscilatora za generiranje mikrovalnih pećnica s frekvencijama od 10 GHz do THz. To je uređaj negativnog diferencijalnog otpora - koji se naziva i prenesenim oscilator elektronskog uređaja - koji je podešeni krug koji se sastoji od Gunnove diode s istosmjernim naponom prednapona na koji je primijenjen. I, to se naziva preusmjeravanjem diode u područje negativnog otpora.

Zbog toga ukupni diferencijalni otpor kruga postaje nula jer se negativni otpor diode poništava s pozitivnim otporom kruga što rezultira stvaranjem oscilacija.

“sklop upravljačkog programa releja pomoću tranzistora ”

Gunn Diode's Working

Ova je dioda napravljena od jednog komada Poluvodič N-tipa kao što su galijev arsenid i InP (indij fosfid). GaAs i neki drugi poluvodički materijali imaju jedan ekstra-energetski pojas u svojoj elektroničkoj strukturi pojasa, umjesto da imaju samo dva energetska pojasa, tj. valentni pojas i vodljivi pojas poput normalnih poluvodičkih materijala. Ovi GaAs i neki drugi poluvodički materijali sastoje se od tri energetska pojasa, a ovaj dodatni treći pojas je prazan u početnoj fazi.

Ako se na ovaj uređaj primijeni napon, većina primijenjenog napona pojavljuje se u aktivnom području. Elektroni iz vodljivog pojasa koji imaju zanemariv električni otpor prenose se u treći pojas jer se ti elektroni raspršuju pod primijenjenim naponom. Treći opseg GaAs ima pokretljivost koja je manja od pokretljivosti.

Zbog toga, povećanje napona naprijed povećava snagu polja (za jakosti polja gdje je primijenjeni napon veći od vrijednosti praga napona), zatim broj elektrona koji dostižu stanje u kojem se efektivna masa povećava smanjenjem njihove brzine, i tako će se struja smanjivati.

“operativni sustav može se kategorizirati prema ”

Dakle, ako se jačina polja poveća, tada će se brzina zanošenja smanjiti, što stvara negativni inkrementalni prostor otpora u odnosu V-I. Tako će povećanje napona povećati otpor stvaranjem presjeka na katodi i doći će do anode. Ali, da bi se održao konstantan napon, na katodi se stvara novi presjek. Slično tome, ako se napon smanji, tada će se otpor smanjiti gašenjem bilo kojeg postojećeg kriška.

Karakteristike Gunn Diode

Karakteristike Gunnove diode

Karakteristike odnosa struja i napon Gunnove diode prikazane su na gornjem grafikonu s njezinim negativnim otpornim područjem. Te su karakteristike slične karakteristikama tunelske diode.

Kao što je prikazano na gornjem grafikonu, u početku se struja počinje povećavati na ovoj diodi, ali nakon dostizanja određene razine napona (pri određenoj vrijednosti napona koja se naziva vrijednost praga napona), struja opada prije ponovnog povećanja. Područje u kojem pada struja naziva se područjem negativnog otpora i zbog toga oscilira. U ovom području negativnog otpora ova dioda djeluje i kao oscilator i kao pojačalo, jer je u ovom području dioda sposobna pojačati signale.

Aplikacije Gunn Diode

Primjene Gunn diode

Koriste se kao Gunnovi oscilatori za generiranje frekvencija u rasponu od 100mW 5GHz do 1W 35GHz izlaza. Ovi Gunnovi oscilatori se koriste za radiokomunikacije , vojni i komercijalni radarski izvori.
Koristi se kao senzori za otkrivanje prijestupnika, kako bi se izbjeglo iskakanje iz vlaka.
Koriste se kao učinkoviti mikrovalni generatori s frekvencijskim rasponom do stotina GHz.
Koristi se za daljinske detektore vibracija i mjerenje brzine rotacije tahometri .
Koristi se kao generator mikrovalne struje (generator impulsne Gunnove diode).
Koristi se u mikrovalnim odašiljačima za stvaranje mikrovalnih radio valova vrlo male snage.
Koristi se kao komponente za brzo upravljanje u mikroelektronici, poput modulacije poluvodičkih lasera za ubrizgavanje.
Koristi se kao primjena sub-milimetarskih valova množenjem frekvencije Gunnovog oscilatora s frekvencijom diode.
Neke druge primjene uključuju senzore za otvaranje vrata, uređaje za kontrolu procesa, rad barijera, zaštitu perimetra, sigurnosne sustave za pješake, linearne indikatore udaljenosti, senzore razine, mjerenje sadržaja vlage i alarme uljeza.

Nadamo se da ste dobili ideju o Gunn diodi, karakteristikama Gunn diode, Gunn Effectu, Gunn diodnom oscilatoru i njegovom radu sa aplikacijama ukratko. Za više informacija u vezi s Gunnovim diodama, pošaljite svoje komentare komentirajući dolje.

Foto bodovi: