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

El concepto de diodo IMPATT fue realmente inventado en el año 1954 por William Shockley. Entonces, amplió la idea de producir una resistencia negativa con la ayuda de un mecanismo como el retardo del tiempo de tránsito. Propuso que la técnica de inyección para portadores de carga dentro de una unión PN está sesgada hacia adelante y publicó su pensamiento en el Technical Journal of Bell Systems en 1954 y titulado con el nombre 'Resistencia negativa que ocurre por el tiempo de tránsito dentro de los diodos semiconductores. extendido hasta 1958 cuando Bell Laboratories implementó su estructura de diodo P + NI N + y después de eso, se llama diodo de lectura. Después de eso, en el año 1958, se publicó una revista técnica con el título "un diodo de resistencia negativa de alta frecuencia propuesto". En el año 1965 se fabricó el primer diodo práctico y se observaron las primeras oscilaciones. El diodo que se utiliza para esta demostración se construyó a través de silicio con una estructura P + N. Más tarde, se verificó el funcionamiento del diodo de lectura y después de eso, se demostró que un diodo PIN en el año 1966 funcionaba. ¿Qué es el diodo IMPATT? La forma completa del diodo IMPATT es el tiempo de tránsito de avalancha de ionización IMPatt. Este es un diodo de potencia extremadamente alta que se utiliza en aplicaciones de microondas. Generalmente, se utiliza como amplificador y oscilador a frecuencias de microondas. El rango de frecuencia de funcionamiento del diodo IMPATT varía de 3 a 100 GHz. Generalmente, este diodo genera características de resistencia negativas, por lo que funciona como un oscilador a frecuencias de microondas para generar señales. Esto se debe principalmente al efecto del tiempo de tránsito y al efecto de avalancha de ionización por impacto. La clasificación de los diodos IMPATT se puede realizar mediante dos tipos, a saber, deriva simple y deriva doble. Los dispositivos de deriva única son P + NN +, P + NIN +, N + PIP +, N + PP + .Cuando consideramos el dispositivo P + NN +, la unión P + N está conectada en polarización inversa y luego causa una ruptura de avalancha que causa la región de P + para inyectar en NN + con una velocidad de saturación. Pero los orificios inyectados desde la región de NN + no se desvían, lo que se denomina dispositivos de deriva única. El mejor ejemplo de dispositivos de doble deriva es P + PNN +. En este tipo de dispositivo, siempre que la unión PN esté sesgada cerca de una ruptura de avalancha, entonces la deriva de electrones se puede realizar a través de la región NN + mientras que los agujeros se desplazan a través de la región PP +, que se conoce como dispositivos de deriva doble. El diodo IMPATT incluye lo siguiente: Rangos de frecuencia de funcionamiento de 3GHz a 100GH El principio de funcionamiento del diodo IMPATT es la multiplicación de avalanchas La potencia de salida es 1w CW y más de 400watt pulsado La eficiencia es 3% CW y 60% pulsado por debajo de 1GHz Más potente en comparación con el diodo GUNN La cifra de ruido es 30db Construcción y funcionamiento del diodo IMPATT A continuación se muestra la construcción del diodo IMPATT. Este diodo incluye cuatro regiones como P + -NI-N +. La estructura tanto del diodo PIN como del IMPATT es la misma, pero funciona en un gradiente de voltaje extremadamente alto de aproximadamente 400KV / cm para generar una corriente de avalancha. Por lo general, para su construcción se utilizan principalmente diferentes materiales como Si, GaAs, InP o Ge. Construcción del diodo IMPATT En comparación con un diodo normal, este diodo utiliza una estructura algo diferente porque; un diodo normal se estropeará en caso de avalancha. Como la gran cantidad de generación actual provoca la generación de calor en su interior. Entonces, a frecuencias de microondas, la desviación en la estructura se usa principalmente para generar señales de RF. Generalmente, este diodo se utiliza en generadores de microondas. Aquí, se le da un suministro de CC al diodo IMPATT para generar una salida que oscila una vez que se usa un circuito sintonizado apropiado dentro del circuito. La salida del circuito IMPATT es consistente y comparativamente alta en comparación con otros diodos de microondas. Pero también produce un alto rango de ruido de fase, lo que significa que se utiliza en transmisores simples más comúnmente que en osciladores locales dentro de receptores donde el rendimiento del ruido de fase es normalmente más significativo.Este diodo funciona con un voltaje bastante alto como 70 voltios o más. Este diodo puede limitar las aplicaciones a través del ruido de fase. Sin embargo, estos diodos son principalmente alternativas atractivas para los diodos de microondas para varias regiones. A continuación se muestra la aplicación del circuito de diodo IMPATT del diodo IMPATT. Generalmente, este tipo de diodo se utiliza principalmente a frecuencias superiores a 3 GHz. Se observa que siempre que se da un circuito sintonizado con un voltaje en la región del voltaje de ruptura hacia el IMPATT, entonces se producirá una oscilación.En comparación con otros diodos, este diodo usa resistencia negativa y este diodo es capaz de generar un alto rango de potencia normalmente de diez vatios o más según el dispositivo. El funcionamiento de este diodo se puede realizar desde una fuente que utilice una resistencia limitadora de corriente. El valor de esto restringe el flujo de corriente al valor necesario. La corriente se suministra a través de un estrangulador de RF para separar la CC de la señal de RF. Circuito de diodo IMPATT El diodo de microondas IMPATT está dispuesto más allá del circuito sintonizado, pero normalmente este diodo puede estar dispuesto dentro de una cavidad de guía de ondas que proporciona el circuito sintonizado necesario. Cuando se da el suministro de voltaje, el circuito oscilará. El principal inconveniente del diodo IMPATT es su funcionamiento porque genera un alto rango de ruido de fase debido al mecanismo de ruptura de avalancha. Estos dispositivos utilizan tecnología de arseniuro de galio (GaAs), que es mucho mejor en comparación con el silicio. Esto se debe a los coeficientes de ionización más rápidos para los portadores de carga. Diferencia entre IMPATT y diodo Trapatt La principal diferencia entre IMPATT y diodo Trapatt según las diferentes especificaciones se analiza a continuación. % en modo pulsado y 0.5% en CW El modo pulsado es 100 - 1% Potencia de salida 10 vatio (CW) 1 vatios (pulsado) Por encima de 10 vatios Figura de ruido 60 dB 3 dB Semiconductores básicos Si, InP, Ge, GaAs Si Construcción N + PIP + polarización inversa PN Unión P + NN ++ o N + P P + polarización inversa PN JunctionArmónicosBajoFuerteRuggednessSíSíSizeTinyTinyAplicaciónOscillator, AmplifierOscillatorCaracterísticas del diodo IMPATTLas características del diodo IMPATT incluyen lo siguiente.Opera en condición de polarización inversaLos materiales utilizados para fabricar estos diodos son InP, Si y GaAs. avalancha también l como tiempo de tránsito. En comparación con los diodos Gunn, estos proporcionan alta potencia o / p y ruido también, por lo que se utilizan en receptores para osciladores locales. La diferencia de fase entre la corriente y el voltaje es de 20 grados. Aquí el retardo de fase con 90 grados se debe principalmente al efecto de avalancha, mientras que el ángulo restante se debe al tiempo de tránsito.Estos se utilizan principalmente donde la potencia de salida alta es necesaria como osciladores y amplificadores.La potencia de salida proporcionada por este diodo está en el rango de milímetros. -frecuencia de onda.A menos frecuencias, la potencia de salida es inversamente proporcional a las frecuencias mientras que, a altas frecuencias, es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia.Ventajas Las ventajas del diodo IMPATT incluyen las siguientes: Ofrece un alto rango de funcionamiento. Su tamaño es pequeño. Estos son económicos. A alta temperatura, brinda un funcionamiento confiable En comparación con otros diodos, incluye capacidades de alta potencia. Siempre que se usa como amplificador, entonces funciona como un dispositivo de banda estrecha. excelentes generadores de microondas.Para el sistema de transmisión de microondas, este diodo puede generar una señal portadora.DesventajasLas desventajas del diodo IMPATT incluyen En la región de avalanchas, la tasa de generación de pares de agujeros de electrones puede causar una alta generación de ruido.Para las condiciones de funcionamiento, responde. no se toma, entonces puede dañarse debido a la enorme reactancia electrónica. En comparación con TRAPATT, proporciona menos eficiencia El rango de sintonización del diodo IMPATT no es tan bueno como el diodo Gunn. Genera ruido espurio a través de rangos más altos en comparación con los diodos Gunn y klystron. Aplicaciones Las aplicaciones del diodo IMPATT incluyen las siguientes: Estos tipos de diodos se utilizan como osciladores de microondas dentro de osciladores de salida modulados y generadores de microondas. Se utilizan en radares de onda continua, contramedidas electrónicas y enlaces de microondas. Se utilizan para la amplificación a través de resistencia negativa. .Estos diodos se utilizan en amplificadores paramétricos, osciladores de microondas, generadores de microondas. Y también se utiliza en transmisores de telecomunicaciones, sistemas de alarma contra intrusos y receptores. Oscilador de salida modulada Transmisor de radar Doppler CW Generador de microondas Transmisores de receptor de telecomunicaciones FM Red de alarma de intrusión LO Amplificador paramétrico Por lo tanto, se trata de una descripción general del diodo IMPATT, construcción, funcionamiento, diferencias y sus aplicaciones. Estos dispositivos semiconductores se utilizan para generar señales de microondas de alta potencia en un rango de frecuencias de 3 GHz a 100 GHz. Estos diodos son aplicables a menos alarmas de potencia y sistemas de radar.

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