Volt-ampere caracteristică diodei Gunn
Dioda Gunn (inventată de John Gunn în 1963) este un tip de diode semiconductoare. utilizat pentru a genera și a converti oscilațiile în domeniul cuptorului cu microunde la frecvențe de la 0,1 la 100 GHz. Spre deosebire de alte tipuri de diode, principiul diodei Gunn nu se bazează pe proprietățile nodurilor p-n. și anume toate proprietățile sale nu sunt determinate de efectele care apar la joncțiunea a două semiconductori diferiți, ci de proprietățile intrinseci ale materialului semiconductor folosit.
În literatura de diode sovietice Gunn numite dispozitive cu instabilitate în vrac sau transferul intervalley de electroni, ca proprietăți active, datorită tranziției de electroni diode ale văilor energetice „parte“ „central“, unde acestea pot fi caracterizate printr-o mobilitate scăzută și o masă eficientă mare. În literatura străină, dioda Gunn corespunde cu termenul TED (Transfer Electron Device).
Pe baza efectului Gunn creat prin generarea și amplificarea diode utilizate ca generator de pompe din amplificatoare parametrice, oscilatoare în receptoarele superheterodină, în generatoare de putere mică și emițătoare în tehnica de măsurare.
Atunci când se creează contacte low-ohm necesare pentru funcționarea diodelor Gunn, există două abordări. Primul este acela de a găsi o tehnologie acceptabilă pentru a aplica astfel de contacte direct la arsenid de galiu cu rezistență ridicată. A doua abordare este de a produce un design al generatoarelor cu mai multe straturi. În diodele unei astfel de structuri, un strat de arsenid de gallium de înaltă rezistivitate care servește ca parte de lucru a generatorului crește pe ambele părți straturile epitaxiale de arsenid de galiu de rezistență relativ scăzută cu conductivitate electrică de tip n. Aceste straturi de aliaje mari servesc drept straturi de tranziție de la partea de lucru a instrumentului la electrozii metalici. Dioda Gunn constă în mod tradițional dintr-un strat de arsenid de galiu cu contacte ohmice de ambele părți. Partea activă a diodei Gunn are de obicei o lungime de ordinul l = 1-100 μm și o concentrație de impurități donor doping n = 10 14 -10 16 cm -3. În acest material, există două minime de energie în banda de conducție, corespunzătoare celor două stări de electroni - "grele" și "lumină". În legătură cu aceasta, cu o creștere a rezistenței câmpului electric, viteza medie de deviație a electronilor crește până când câmpul atinge o anumită valoare critică și apoi scade, tinzând spre rata de saturație.
Astfel, dacă se aplică o tensiune la dioda care depășește produsul intensității câmpului critic cu grosimea stratului de arsenură de galiu din diodă, distribuția uniformă a rezistenței de-a lungul grosimii stratului devine instabilă. Apoi, chiar și în regiunea subțire a unei mici creșteri a intensității câmpului, electronii localizați mai aproape de anod. "Se va îndepărta" de la această regiune la ea, și electroni localizați la catod. va încerca să "recupereze" încărcarea cu strat dublu care se va deplasa spre anod. Când se mișcă, intensitatea câmpului din acest strat va crește continuu, iar în afara acestuia va scădea până când atinge o valoare de echilibru. Un astfel de strat dublu în mișcare de încărcături cu o intensitate intensă a câmpului electric a primit numele de domeniu al unui câmp puternic, iar tensiunea la care acesta apare este un prag.
La momentul formării domeniului, curentul din diodă este maxim. Pe măsură ce se formează domeniul, acesta scade și atinge nivelul minim după formare. Atingând anodul, domeniul este distrus, iar curentul crește din nou. Dar de îndată ce atinge maximum, se formează un nou domeniu la catod. Frecvența cu care se repetă acest proces este invers proporțională cu grosimea stratului semiconductor și se numește frecvența de tranzit.
La caracteristica curentului de tensiune a unui dispozitiv semiconductor, prezența unei secțiuni care se încadrează nu este o condiție suficientă pentru apariția oscilațiilor în cuptorul cu microunde, ci este necesară. Prezența oscilațiilor înseamnă că instabilitatea perturbațiilor valurilor apare în spațiul cristalului semiconductor. Dar o astfel de instabilitate depinde de parametrii semiconductorului (profilul dopajului, dimensiunile, concentrația purtătorului etc.).
Atunci când dioda Gunn este plasată în rezonator, sunt posibile alte moduri de generare, în care frecvența de oscilație poate fi realizată atât sub și cât și deasupra frecvenței de tranzit. Eficiența unui astfel de generator este relativ mare, dar puterea maximă nu depășește 200-300mW.
Dioda Gunn poate fi utilizată pentru a crea un generator la frecvența de 10 GHz și mai mare (THz) din banda de frecvență. Un rezonator care poate lua forma waveguide, este adăugat pentru a controla generatoarele chastoty.Chastota Gunn determinate în primul rând de frecvența de rezonanță a sistemului de vibrație cu capacitatea diodă și conductivitatea pot fi reglate într-o gamă largă de metode electrice și mecanice. Cu toate acestea, durata de viață a oscilatoare Gunn este relativ mic, care este asociat cu acțiunea simultană asupra factorilor de cristal semiconductor, cum ar fi un câmp electric puternic și supraîncălzirea cristalului datorită puterii eliberate în acesta.
Diodele Hann care operează în moduri diferite sunt utilizate în intervalul de frecvență 1-100 GHz. În modul continuu, generatoarele reale cu diode Gunn au o eficiență de aproximativ 2-4% și pot furniza o putere de ieșire de la 1 mW la 1 W. Dar când treceți în modul puls, eficiența este mărită de 2-3 ori. Sistemele speciale de rezonanță, care permit adăugarea unor armonici mai mari la puterea semnalului de ieșire util, servesc la creșterea eficienței și acest mod se numește relaxare.
Există mai multe moduri diferite, dintre care, în funcție de tensiunea de alimentare, temperatura, proprietățile de încărcare: modul de domeniu, modul hibrid, modul de acumulare a sarcinii în spațiu limitat și modul de conductivitate negativă, generatorul diodei Gunn poate funcționa. Regimul cel mai frecvent utilizat este modul de domeniu, pentru care un regim de existență a unui domeniu dipol este caracteristic pe o parte considerabilă a perioadei de oscilații. Modul de domenii poate avea trei tipuri diferite: flyby, cu întârzierea formării domeniilor și cu stingerea domeniilor, care sunt obținute prin schimbarea rezistenței la sarcină. Pentru diodele lui Hann, a fost inventat și implementat și regimul de limitare și acumulare a încărcării spațiale. Existența sa are loc la amplitudini mari de tensiune la frecvențe, de câteva ori mai mari decât frecvența de tranzit și la tensiuni constante ale diodelor care sunt de mai multe ori mai mari decât valoarea pragului. Cu toate acestea, există cerințe pentru implementarea acestui regim: avem nevoie de diode cu profil doping foarte uniform. Distribuția uniformă a câmpului electric și a concentrației de electroni de-a lungul lungimii eșantionului este asigurată de o rată ridicată de variație a tensiunii în diodă.
Împreună cu arseniura de galiu și indiu InP fosfură (170 GHz) prin creșterea epitaxială, pentru fabricarea Gunn diode ispolzuetsyai ca galiu nitrură (GaN) și care a atins cea mai mare frecvență de oscilație de diode Gunn - 3 THz. Dioda Gunn are un nivel scăzut de zgomot de amplitudine și o tensiune mică de alimentare (de la unu la zeci de V).
Funcționarea diodelor are loc în camerele de rezonanță care sunt sub formă de microcircuite pe substraturi dielectrice cu elemente rezonante capacitive și inductive sau ca o combinație de rezonatoare cu microcircuite.
literatură
Vezi ce înseamnă "Diode Gunn" în alte dicționare:
Diodă Gann - O diodă semiconductoră, a cărei acțiune se bazează pe apariția rezistenței volumului negativ sub influența unui câmp electric puternic, destinată generării și amplificării oscilațiilor cu microunde. [GOST 15133 77] ... ... Directorul traducătorului tehnic
Dioda lui Hann - Gano diodas statusas Tristică fizică atitikmenys: angl. Gunn diode vok. Dioda Gunn, f rus. Dioda lui Hann, m pranc. dioda Gunn, f ... Fizikos terminų žodynas
Dioda (valori) - Dioda: OJSC "Diode" este o companie farmaceutica rusa, al doilea mare producator rus de aditivi biologic activi. Aparate de semiconduct și de electrovacuum Diode Electroacumulatoare diode Diode diodice Diode diode Zener Schottky ... ... Wikipedia
Diodă - acest termen are alte semnificații, vezi Diodă (valori). Patru diode și o punte diodă. Diodă (din alte limbi grecești ... Wikipedia
Schottky diode - Acest termen are alte sensuri, vezi Diode (valori). Denumirea convențională a diodei Schottky NU este conform GOST 2 ... Wikipedia
Diode Esaki - Desemnarea pe circuite Volt ampere caracteristică unei diode tunel. În domeniul de tensiune de la U1 la U2, rezistența diferențială este negativă. Diodele regulate cresc în mod monoton curentul transmis, pe măsură ce crește tensiunea înainte. În ... ... Wikipedia
Zener diode - Denotarea unei diode zener pe diagrame schematice Denotarea unei diode zener cu două canale pe diagrame schematice Circuit tipic de diode zener ... Wikipedia
HANNA DIODE este o diodă semiconductoră, a cărei acțiune se bazează pe efectul Gann. Este folosit în principal pentru a amplifica și genera oscilații în cuptorul cu microunde ... Dictionar encyclopedic mare
Hannah dioda este o diodă semiconductoră, a cărei acțiune se bazează pe efectul Gann. Se utilizează în principal pentru amplificarea și generarea oscilațiilor în cuptorul cu microunde. * * * HANNA DIODE GANNA DIODE, o diodă semiconductoră, a cărei acțiune se bazează pe efectul Gann ... ... Dicționar enciclopedic
- Dioda lui Hann. Jesse Russell. Această carte va fi realizată în conformitate cu comanda dvs. privind tehnologia Print-on-Demand. Conținut de înaltă calitate prin articole WIKIPEDIA! Dioda Gann (inventată de John Gann în 1963) este un tip de ... Citește mai mult Cumpărați pentru 11,25 $