¿Qué es el diodo Gunn: construcción y su funcionamiento?

En los materiales semiconductores de GaAs, los electrones están presentes en dos estados, como alta masa de baja velocidad y baja masa de alta velocidad. Por la demanda de un campo eléctrico adecuado, los electrones se ven obligados a pasar de un estado de masa baja a un estado de masa alta. En este estado específico, los electrones pueden formar un grupo y se mueven a una velocidad constante que puede hacer que la corriente fluya en una serie de pulsos. Entonces esto se conoce como efecto Gunn, que es utilizado por diodos Gunn. Estos diodos son los mejores y más frecuentes dispositivos de la familia TED (dispositivos de transferencia de electrones). Estos tipos de diodos se utilizan como convertidores de CC a microondas con las características de resistencia negativa de los GaAs a granel (arseniuro de galio) y necesitan una fuente de alimentación de voltaje estable y típica, menos impedancia para poder eliminar los circuitos complejos. Este artículo analiza una descripción general de un diodo Gunn.¿Qué es un diodo Gunn? El diodo Gunn está hecho con semiconductor de tipo N porque comprende portadores de carga mayoritarios como los electrones. Este diodo utiliza la propiedad de resistencia negativa para producir corriente a altas frecuencias. Este diodo se utiliza principalmente para producir señales de microondas alrededor de 1 GHz y frecuencias de RF alrededor de 100 GHz. Los diodos Gunn también se conocen como TED (dispositivos de electrones transferidos). Aunque es un diodo, los dispositivos no tienen una unión PN pero incluyen un efecto llamado Efecto Gunn. Diodo Gunn Este efecto fue nombrado en base al inventor, a saber, JB Gunn. Estos diodos son muy simples de usar, forman una técnica de bajo costo para generar señales de RF de microondas, frecuentemente se colocan en una guía de ondas para hacer una cavidad resonante fácil. El símbolo del diodo Gunn se muestra a continuación.Símbolo Construcción del diodo Gunn La fabricación del diodo Gunn se puede realizar con un semiconductor tipo N. Los materiales que se utilizan con mayor frecuencia son GaAs (arseniuro de galio) e InP (fosfuro de indio) y se han utilizado otros materiales como Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. Es esencial utilizar material de tipo n debido al efecto del El electrón transferido es simplemente apropiado para los electrones y no para los huecos que se encuentran en un material de tipo p. En este dispositivo, hay 3 regiones principales que se denominan áreas superior, inferior y media.Construcción El método general para fabricar este diodo es hacer crecer una capa epitaxial sobre un sustrato n + degenerado. El grosor de la capa activa varía de unas pocas micras a 100 micras y el nivel de dopaje de esta capa varía de 1014 cm-3 a 1016 cm-3. Pero este nivel de dopaje es significativamente bajo y se usa para las regiones superior e inferior del dispositivo. Según la frecuencia requerida, el grosor cambiará. La deposición de la capa n + se puede hacer epitaxialmente, de lo contrario, dopada mediante implantación de iones. Tanto las áreas de este dispositivo como la parte superior e inferior están dopadas profundamente para proporcionar n + material. Esto da las regiones de alta conductividad necesarias que se requieren para las conexiones hacia el dispositivo. Generalmente, estos dispositivos se colocan sobre un soporte conductor al que se realiza la conexión de un cable. Este soporte también puede funcionar como un disipador de calor que es peligroso para eliminar el calor. La conexión del otro terminal del diodo se puede realizar a través de una conexión de oro que se deposita en la superficie del pináculo. Aquí la conexión de oro es necesaria debido a su alta conductividad y estabilidad relativa. Durante la fabricación, el dispositivo de material debe estar libre de defectos y también incluir un rango de dopaje extremadamente consistente. Funcionamiento del diodo Gunn El principio de funcionamiento de un diodo Gunn depende principalmente del efecto Gunn. En algunos materiales como InP y GaAs, una vez que se alcanza un nivel de umbral a través de un campo eléctrico dentro del material, la movilidad de los electrones disminuirá al mismo tiempo. Cuando el campo eléctrico aumenta, se generará una resistencia negativa. Una vez que la intensidad de un campo eléctrico para el material de GaAs alcanza su valor significativo en el electrodo negativo, se puede formar una región de baja movilidad de electrones. Esta región se mueve a través de la velocidad promedio de los electrones hasta el electrodo + Ve. El diodo Gunn incluye una región de resistencia negativa en sus características CV. Una vez que se alcanza el valor significativo a través del electrodo negativo de GaAs, habrá una región a través de la movilidad de los electrones bajos. Después de eso, cambiará al electrodo positivo. Una vez que se encuentra con un dominio de campo eléctrico fuerte a través del electrodo positivo en el electrodo negativo, entonces se comenzará a recrear un tipo cíclico de la región para una menor movilidad de electrones, así como el campo eléctrico alto. La naturaleza cíclica de este incidente produce oscilaciones con frecuencias de 100 GHz. Una vez que se excede este valor, las oscilaciones comenzarán a desaparecer rápidamente. Características Las características del diodo Gunn muestran un área de resistencia negativa en su curva característica VI que se muestra a continuación. Entonces, esta región permite que el diodo amplifique señales, por lo que puede usarse en osciladores y amplificadores. Pero los osciladores de diodo Gunn se utilizan con mayor frecuencia.Características del diodo Gunn Aquí, el área de resistencia negativa en el diodo Gunn no es nada, pero una vez que aumenta el flujo de corriente, el voltaje cae. Esta fase inversa permite que el diodo funcione como un oscilador y un amplificador. El flujo de corriente en este diodo aumenta a través del voltaje de CC. En un extremo específico, el flujo de corriente comenzará a disminuir, por lo que esto se denomina punto máximo o punto umbral. Una vez que se cruza el punto de umbral, el flujo de corriente comenzará a reducirse para crear una región de resistencia negativa dentro del diodo. Modo Modo de oscilación LSA Modo de oscilación de circuito de polarización Modo de oscilación de Gunn El modo de oscilación de Gunn se puede definir en el área donde la suma de la frecuencia se puede multiplicar por longitudes de 107 cm / s. La suma del dopaje se puede multiplicar por la longitud superior a 1012 / cm2. En esta región, el diodo no es estable debido a la formación cíclica del dominio de campo alto y la capa de acumulación.Modo de amplificación estable Este tipo de modo se puede definir en el área donde la suma de la frecuencia por la longitud es de 107 cm / seg y el La longitud del producto de dopaje para rangos de tiempo de 1011 y 1012 / cm2. Modo de oscilación LSA Este tipo de modo se puede definir en el área donde la suma de la longitud de la frecuencia es de 107 cm / sy el cociente de dopaje se puede dividir a través de los rangos de frecuencia. de 2 × 104 y 2 × 105 Modo de oscilación del circuito de polarización Este tipo de modo ocurre simplemente una vez que se produce la oscilación LSA o Gunn. Generalmente, es el área donde el producto de la frecuencia de la longitud del tiempo es muy pequeño para aparecer dentro de la figura. Una vez que la polarización de un diodo a granel se realiza hasta el umbral, la corriente promedio cae repentinamente cuando comienza la oscilación de Gunn.Circuito del oscilador del diodo Gunn El diagrama del circuito del oscilador del diodo Gunn se muestra a continuación. La aplicación del diagrama de diodos de Gunn muestra una región de resistencia negativa. La resistencia negativa a través de la capacitancia parásita y la inductancia del cable puede provocar oscilaciones.Circuito del oscilador de diodo Gunn En la mayoría de los casos, el tipo de oscilaciones de relajación incluirá una gran amplitud que dañará el diodo. Entonces, se usa un condensador grande a través del diodo para evitar esta falla. Esta característica se utiliza principalmente para diseñar osciladores en frecuencias superiores que van desde las bandas de GHz a THz. Aquí, la frecuencia se puede controlar agregando un resonador. En el circuito anterior, el equivalente del circuito agrupado es una guía de ondas o una línea de transmisión coaxial. Aquí, los diodos GaAs Gunn son accesibles para su funcionamiento, que van desde 10 GHz - 200 GHz a 5 MW - 65 MW de potencia. Estos diodos también se pueden usar como amplificadores.VentajasLas ventajas del diodo Gunn incluyen lo siguiente.Este diodo está disponible en tamaño pequeño y portátil.Haciendo que el costo de este diodo sea menor.A altas frecuencias, este diodo es estable y confiable. -relación de señal (NSR) porque está protegido contra molestias por ruido.Incluye alto ancho de banda DesventajasLas desventajas del diodo Gunn incluyen las siguientes.La estabilidad de temperatura de este diodo es pobreLa corriente de operación de este dispositivo, por lo que la disipación de potencia es alta.El diodo Gunn La eficiencia es baja por debajo de 10 GHz. Encienda el voltaje de este dispositivo es alto. El ruido de FM es alto para aplicaciones específicas. El rango de ajuste es alto. Aplicaciones Las aplicaciones del diodo Gunn incluyen lo siguiente. Estos diodos se utilizan como osciladores y amplificadores. .Estos se utilizan en fuentes de radar militares, comerciales y comunicaciones de radio. Este diodo se utiliza en el gen del diodo Gunn pulsado En microelectrónica, estos diodos se utilizan como dispositivos de control rápido para la modulación del rayo láser. Se utilizan en radares de la policía. Estos diodos son aplicables en tacómetros. Se utilizan como fuentes de bombeo dentro de amplificadores paramétricos. Se utiliza en radares Doppler de onda continua. Se utiliza ampliamente en transmisores de enlace de datos de relé de microondas. Se utiliza en osciladores electrónicos para generar frecuencias de microondas. Por lo tanto, se trata de una descripción general del diodo Gunn y su funcionamiento. Estos tipos de diodos también se denominan TED (dispositivo electrónico transferido). Generalmente, se utilizan para oscilaciones de alta frecuencia. Aquí hay una pregunta para ti, ¿qué es el efecto Gunn?

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