Bir diyot, iki uçlu bir yarı iletkendir elektronik bileşen Doğrusal olmayan akım-voltaj özellikleri sergileyen. İleri önyargı sırasında direncinin çok düşük olduğu (neredeyse sıfır direnç) tek yönde akıma izin verir. Benzer şekilde, diğer yönde, ters önyargı sırasında çok yüksek direnç (sonsuz direnç açık devre görevi görür) sunduğundan, akımın akışına izin vermez.

Gunn Diyot

diyotlar farklı tiplerde sınıflandırılır çalışma prensiplerine ve özelliklerine göre. Bunlar arasında Genel diyot, Schotty diyot, Shockley diyot, Sabit akım diyotu, Zener diyot , Işık yayan diyot, Fotodiyot, Tünel diyot, Varaktör, Vakum tüpü, Lazer diyot, PIN diyot, Peltier diyot, Gunn diyot vb. Özel bir durumda, bu makale Gunn diyotunun çalışması, özellikleri ve uygulamaları hakkında tartışıyor.

Gunn Diyot nedir?

Bir Gunn Diyot, diğer diyotlar gibi tipik bir PN diyot bağlantısı içermemesine rağmen bir tür diyot olarak kabul edilir, ancak iki elektrottan oluşur. Bu diyot, Aktarılmış Elektronik Cihaz olarak da adlandırılır. Bu diyot, üretmek için düşük güçlü bir osilatör olarak sıklıkla kullanılan bir negatif diferansiyel direnç cihazıdır. mikrodalgalar . Yalnızca elektronların çoğunluk yük taşıyıcıları olduğu N-tipi yarı iletkenden oluşur. Mikrodalgalar gibi kısa radyo dalgaları oluşturmak için Gunn Etkisini kullanır.

Gunn Diyot Yapısı

Şekilde gösterilen merkezi bölge, uygun şekilde katkılı N-tipi GaAs ve yaklaşık 8 ila 10 mikrometre kalınlığa sahip epitaksiyal katmandan oluşan aktif bir bölgedir. Aktif bölge, Ohmik kontaklara sahip iki bölge arasında sıkıştırılır. Diyotun aşırı ısınmasını ve erken arızalanmasını önlemek ve termal sınırları korumak için bir soğutucu sağlanmıştır.

“elektrostatik çökeltici nedir ve nasıl çalışır ”

Bu diyotların yapımı için, sadece N-tipi malzemelere uygulanabilen ve P-tipi malzemelere uygulanamayan aktarılan elektron etkisine bağlı olarak sadece N-tipi malzeme kullanılmaktadır. Sıklık, doping sırasında aktif tabakanın kalınlığını değiştirerek değiştirilebilir.

Gunn Etkisi

John Battiscombe Gunn tarafından GaAs (Gallium Arsenide) üzerindeki deneylerinden sonra 1960'larda icat edildi, deneylerinin sonuçlarında bir gürültü gözlemledi ve bunu, mikrodalga frekanslarında sabit bir elektrik alanı tarafından daha büyük bir büyüklükte elektriksel salınımların oluşmasına borçluydu. eşik değeri. John Battiscombe Gunn tarafından keşfedildikten sonra Gunn Effect olarak adlandırıldı.

Gunn Etkisi, yarı iletken bir cihaza uygulanan voltaj kritik voltaj değerini veya eşik voltaj değerini her aştığında mikrodalga gücünün (birkaç GHz civarında mikrodalga frekanslarında güç) üretilmesi olarak tanımlanabilir.

Gunn Diyot Osilatörü

Gunn diyotları, 10 GHz ile THz arasında değişen frekanslarda mikrodalgalar üretmek için osilatörler oluşturmak için kullanılır. Negatif Diferansiyel Direnç cihazıdır - transfer olarak da adlandırılır elektron cihazı osilatörü - kendisine uygulanan DC öngerilim voltajı ile Gunn diyotundan oluşan ayarlanmış bir devredir. Ve bu, diyotu negatif direnç bölgesine yönlendirmek olarak adlandırılır.

Bu nedenle, devrenin toplam diferansiyel direnci, diyotun negatif direnci, devrenin pozitif direnci ile iptal edildiğinden, salınımların oluşmasına neden olarak sıfır olur.

“açma kapama zamanlayıcı devre şeması ”

Gunn Diode'un Çalışması

Bu diyot, tek bir parçadan yapılmıştır. N tipi yarı iletken Gallium Arsenide ve InP (Indium Phosphide) gibi. GaAs ve diğer bazı yarı iletken malzemeler, elektronik bant yapılarında yalnızca iki enerji bandına sahip olmak yerine bir ekstra enerji bandına sahiptir, yani. normal yarı iletken malzemeler gibi değerlik bandı ve iletim bandı. Bu GaA'lar ve diğer bazı yarı iletken malzemeler üç enerji bandından oluşur ve bu ekstra üçüncü bant ilk aşamada boştur.

Bu cihaza bir voltaj uygulanırsa, uygulanan voltajın çoğu aktif bölgede görünür. İletim bandından gelen ihmal edilebilir elektrik direncine sahip elektronlar üçüncü banda aktarılır çünkü bu elektronlar uygulanan voltaj tarafından dağıtılır. GaAs'ın üçüncü bandı, iletim bandından daha az hareketliliğe sahiptir.

Bu nedenle, ileri voltajdaki bir artış alan kuvvetini (uygulanan voltajın eşik voltaj değerinden büyük olduğu alan güçleri için), ardından hızlarını azaltarak etkin kütlenin arttığı duruma ulaşan elektron sayısını ve böylece akım azalacaktır.

Bu nedenle, alan kuvveti arttırılırsa, sürüklenme hızı azalacaktır, bu V-I ilişkisinde negatif bir artan direnç bölgesi oluşturur. Böylelikle voltajın artması katotta bir dilim oluşturarak direnci artıracak ve anoda ulaşacaktır. Ancak sabit bir voltajı korumak için katotta yeni bir dilim oluşturulur. Benzer şekilde, voltaj düşerse, mevcut dilimleri söndürerek direnç azalacaktır.

Gunn Diode'un Özellikleri

Gunn Diyot Karakterstikleri

Bir Gunn diyotunun akım-voltaj ilişkisi özellikleri, negatif direnç bölgesi ile yukarıdaki grafikte gösterilmektedir. Bu özellikler tünel diyotunun özelliklerine benzer.

Yukarıdaki grafikte gösterildiği gibi, başlangıçta akım bu diyotta artmaya başlar, ancak belirli bir voltaj seviyesine ulaştıktan sonra (eşik voltaj değeri olarak adlandırılan belirli bir voltaj değerinde), akım tekrar yükselmeden önce azalır. Akımın düştüğü bölge, negatif direnç bölgesi olarak adlandırılır ve bu nedenle salınır. Bu negatif direnç bölgesinde, bu diyot hem osilatör hem de amplifikatör görevi görür, çünkü bu bölgede diyotun sinyalleri yükseltmesi sağlanır.

“dijitalden analoğa dönüştürücü devre şeması ”

Gunn Diode Uygulamaları

Gunn Diyot Uygulamaları

100mW 5GHz ile 1W 35GHz çıkışlar arasında değişen frekanslar oluşturmak için Gunn osilatörleri olarak kullanılır. Bu Gunn osilatörleri aşağıdakiler için kullanılır: radyo iletişimi , askeri ve ticari radar kaynakları.
Trenlerin raydan çıkmasını önlemek için izinsiz girenleri tespit etmek için sensör olarak kullanılır.
Yüzlerce GHz frekans aralığına sahip verimli mikrodalga jeneratörleri olarak kullanılır.
Uzaktan titreşim dedektörleri ve dönüş hızı ölçümü için kullanılır takometreler .
Mikrodalga akım üreteci olarak kullanılır (Darbeli Gunn diyot üreteci).
Mikrodalga vericilerinde çok düşük güçlerde mikrodalga radyo dalgaları oluşturmak için kullanılır.
Yarı iletken enjeksiyon lazerlerinin modülasyonu gibi mikroelektronikte hızlı kontrol bileşenleri olarak kullanılır.
Gunn osilatör frekansı ile diyot frekansı çarpılarak milimetrik dalga uygulamaları olarak kullanılır.
Diğer bazı uygulamalar arasında kapı açma sensörleri, proses kontrol cihazları, bariyer çalışması, çevre koruması, yaya güvenlik sistemleri, doğrusal mesafe göstergeleri, seviye sensörleri, nem içeriği ölçümü ve izinsiz giriş alarmları bulunur.

Gunn diyotu, Gunn diyotunun özellikleri, Gunn Etkisi, Gunn diyot osilatörü ve kısaca uygulamalarla çalışması hakkında bir fikriniz olduğunu umuyoruz. Gunn diyotları hakkında daha fazla bilgi için, lütfen aşağıya yorum yaparak sorularınızı gönderin.

Fotoğrafa katkı verenler: