Een diode is een halfgeleider met twee aansluitingen elektronisch onderdeel die niet-lineaire stroomspanningskarakteristieken vertoont. Het laat stroom toe in één richting waarbij de weerstand erg laag is (bijna nul weerstand) tijdens voorwaartse voorspanning. Evenzo, in de andere richting, staat het de stroom van stroom niet toe - omdat het een zeer hoge weerstand biedt (oneindige weerstand werkt als een open circuit) tijdens omgekeerde voorspanning.

Gunn-diode

De diodes zijn ingedeeld in verschillende typen gebaseerd op hun werkingsprincipes en kenmerken. Deze omvatten generieke diode, Schotty-diode, Shockley-diode, constante stroomdiode, Zener diode , Lichtgevende diode, Fotodiode, Tunneldiode, Varactor, Vacuümbuis, Laserdiode, PIN-diode, Peltier-diode, Gunn-diode, enzovoort. In een speciaal geval bespreekt dit artikel de werking, kenmerken en toepassingen van de Gunn-diode.

Wat is een Gunn-diode?

Een Gunn-diode wordt beschouwd als een type diode, ook al bevat deze geen typische PN-diodeverbinding zoals de andere diodes, maar hij bestaat uit twee elektroden. Deze diode wordt ook wel een overgedragen elektronisch apparaat genoemd. Deze diode is een apparaat met negatieve differentiële weerstand, dat vaak wordt gebruikt om een oscillator met laag vermogen te genereren microgolven Het bestaat alleen uit een N-type halfgeleider waarin elektronen de meeste ladingsdragers zijn. Om korte radiogolven zoals microgolven te genereren, gebruikt het het Gunn-effect.

Gunn Diode-structuur

Het centrale gebied dat in de figuur wordt getoond, is een actief gebied, dat op de juiste manier is gedoteerd N-type GaAs en een epitaxiale laag met een dikte van ongeveer 8 tot 10 micrometer. Het actieve gebied is ingeklemd tussen de twee gebieden met de ohmse contacten. Er is een koellichaam aangebracht om oververhitting en voortijdige uitval van de diode te voorkomen en om thermische limieten te handhaven.

“uitleggen hoe een generator werkt ”

Voor de constructie van deze diodes wordt alleen materiaal van het N-type gebruikt, wat vanwege het overgebrachte elektroneneffect alleen van toepassing is op materialen van het N-type en niet van toepassing is op de materialen van het P-type. De frequentie kan worden gevarieerd door de dikte van de actieve laag tijdens het doteren te variëren.

Gunn-effect

Het werd uitgevonden door John Battiscombe Gunn in 1960 na zijn experimenten met GaAs (Gallium Arsenide). de drempelwaarde. Het werd genoemd als Gunn-effect nadat dit was ontdekt door John Battiscombe Gunn.

Het Gunn-effect kan worden gedefinieerd als het opwekken van microgolfvermogen (vermogen met microgolffrequenties van ongeveer enkele GHz) telkens wanneer de spanning die wordt aangelegd aan een halfgeleiderapparaat de kritische spanningswaarde of drempelspanningswaarde overschrijdt.

Gunn-diode-oscillator

Gunn-diodes worden gebruikt om oscillatoren te bouwen voor het opwekken van microgolven met frequenties van 10 GHz tot THz. Het is een apparaat met negatieve differentiële weerstand - ook wel overgedragen electron apparaat oscillator - dat is een afgestemde schakeling bestaande uit een Gunn-diode met een DC-voorspanning erop. En dit wordt genoemd als het voorspannen van de diode in het negatieve weerstandsgebied.

Hierdoor wordt de totale differentiële weerstand van het circuit nul als de negatieve weerstand van de diode opheft met de positieve weerstand van het circuit, wat resulteert in het genereren van oscillaties.

“hoe maak je sequentiële richtingaanwijzers? ”

Gunn Diode werkt

Deze diode is gemaakt uit één stuk N-type halfgeleider zoals Gallium Arsenide en InP (Indium Phosphide). GaAs en sommige andere halfgeleidermaterialen hebben één extra-energieband in hun elektronische bandstructuur in plaats van slechts twee energiebanden te hebben, namelijk. valentieband en geleidingsband zoals normale halfgeleidermaterialen. Deze GaAs en enkele andere halfgeleidermaterialen bestaan uit drie energiebanden, en deze extra derde band is in de beginfase leeg.

Als er spanning op dit apparaat wordt toegepast, verschijnt de meeste aangelegde spanning over het actieve gebied. De elektronen van de geleidingsband met een verwaarloosbare elektrische weerstand worden overgebracht naar de derde band omdat deze elektronen worden verstrooid door de aangelegde spanning. De derde band van GaAs heeft een mobiliteit die minder is dan die van de geleidingsband.

Hierdoor verhoogt een toename van de voorwaartse spanning de veldsterkte (voor veldsterktes waarbij de aangelegde spanning groter is dan de drempelspanningswaarde), dan bereikt het aantal elektronen de toestand waarin de effectieve massa toeneemt door hun snelheid te verlagen, en dus de stroom zal afnemen.

Dus als de veldsterkte wordt verhoogd, zal de driftsnelheid afnemen, waardoor een negatief incrementeel weerstandsgebied ontstaat in V-I-relatie. Dus een toename van de spanning zal de weerstand vergroten door een plak aan de kathode te creëren en de anode te bereiken. Maar om een constante spanning te behouden, wordt een nieuwe plak gemaakt aan de kathode. Evenzo, als de spanning afneemt, neemt de weerstand af door een bestaande plak te doven.

Kenmerken van Gunn Diode

Gunn Diode karakteristieken

De stroom-spanningsverhoudingskarakteristieken van een Gunn-diode worden weergegeven in de bovenstaande grafiek met zijn negatieve weerstandsgebied. Deze kenmerken zijn vergelijkbaar met de kenmerken van de tunneldiode.

“hoe de som van producten te berekenen? ”

Zoals te zien is in de bovenstaande grafiek, begint de stroom in deze diode aanvankelijk toe te nemen, maar na het bereiken van een bepaald spanningsniveau (bij een gespecificeerde spanningswaarde genaamd drempelspanningswaarde), neemt de stroom af voordat deze weer toeneemt. Het gebied waar de stroom daalt, wordt een negatief weerstandsgebied genoemd en daardoor oscilleert. In dit negatieve weerstandsgebied werkt deze diode zowel als oscillator als als versterker, aangezien in dit gebied de diode in staat is signalen te versterken.

Gunn Diode's toepassingen

Gunn Diode-toepassingen

Gebruikt als Gunn-oscillatoren om frequenties te genereren variërend van 100mW 5GHz tot 1W 35GHz-uitgangen. Deze Gunn-oscillatoren worden gebruikt voor radiocommunicatie , militaire en commerciële radarbronnen.
Gebruikt als sensoren voor het detecteren van indringers, om ontsporing van treinen te voorkomen.
Gebruikt als efficiënte microgolfgeneratoren met een frequentiebereik tot honderden GHz.
Wordt gebruikt voor trillingsdetectoren op afstand en het meten van rotatiesnelheden toerentellers
Gebruikt als microgolfstroomgenerator (Pulsed Gunn-diodegenerator).
Gebruikt in microgolfzenders om microgolfradiogolven op zeer lage vermogens te genereren.
Gebruikt als snelsturende componenten in micro-elektronica, zoals voor de modulatie van halfgeleiderinjectielasers.
Gebruikt als sub-millimetergolftoepassingen door de Gunn-oscillatorfrequentie te vermenigvuldigen met de diodefrequentie.
Enkele andere toepassingen zijn onder meer deuropeningssensoren, procesbesturingsapparatuur, slagboombediening, perimeterbeveiliging, voetgangersveiligheidssystemen, lineaire afstandsindicatoren, niveausensoren, vochtgehaltemeting en inbraakalarmen.

We hopen dat je een idee hebt van de Gunn-diode, kenmerken van Gunn-diode, Gunn-effect, Gunn-diode-oscillator en het werken met toepassingen in het kort. Voor meer informatie over de Gunn-diodes kunt u uw vragen stellen door hieronder te reageren.

Fotocredits: