Wat is IMPATT -diode: konstruksie en die werking daarvan

Die konsep van IMPATT -diode is eintlik uitgevind in die jaar 1954 deur William Shockley. Dus het hy die idee uitgebrei om 'n negatiewe weerstand te produseer met behulp van 'n meganisme soos vertraging in die tyd. Hy het voorgestel dat die inspuitingstegniek vir laaddraers binne 'n PN -aansluiting vorentoe bevooroordeeld is en sy gedagte in 1954 in die Technical Journal of Bell Systems gepubliseer het met die naam 'Negatiewe weerstand wat voortspruit uit transittyd binne halfgeleierdiodes'. verleng tot 1958 namate Bell Laboratories sy P+ NI N+ -diode -struktuur geïmplementeer het, en daarna word dit Read -diode genoem. Daarna, in die jaar 1958, is 'n tegniese tydskrif gepubliseer met die titel naam "'n voorgestelde hoëfrekwensie, negatiewe weerstandsdiode." In die jaar 1965 is die eerste praktiese diode gemaak en die eerste ossillasies waargeneem. Die diode wat vir hierdie demonstrasie gebruik word, is gemaak van silikon met 'n P+ N -struktuur. Later is die Lees-diode-werking geverifieer en daarna is 'n PIN-diode in die jaar 1966 gedemonstreer om te werk. Die volledige vorm van IMPATT-diode is IMPatt ionization Avalanche Transit-Time. Dit is 'n uiters hoë-krag diode wat in mikrogolf-toepassings gebruik word. Oor die algemeen word dit gebruik as 'n versterker en ossillator by mikrogolf frekwensies. Die werkfrekwensiebereik van die IMPATT -diode wissel van 3 - 100 GHz. Oor die algemeen genereer hierdie diode negatiewe weerstandskenmerke en werk dit dus as 'n ossillator by mikrogolf frekwensies vir die opwekking van seine. Dit is hoofsaaklik te wyte aan die transittydseffek en die impak van ionisasie -lawine -effek. Die klassifikasie van IMPATT -diodes kan deur twee tipes gedoen word, naamlik enkele drywing en dubbele drywing. Enkel dryf toestelle is P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+.Wanneer ons die P+NN+-apparaat in ag neem, word die P+N -aansluiting in omgekeerde vooroordeel verbind, dan veroorsaak dit 'n stortvloed -afbraak wat die gebied van P+ om met 'n versadigingssnelheid in NN+ te spuit. Maar die gate wat uit die gebied van NN+ ingespuit word, dryf nie, wat enkele dryf -toestelle genoem word. Die beste voorbeeld van dubbele dryf -toestelle is P+PNN+. In hierdie soort toestelle, wanneer die PN-aansluiting vooroordeel is naby 'n lawine-ineenstorting, kan die elektronafwyking deur die NN+ -gebied gedoen word, terwyl die gate deur die PP+ -gebied dryf, wat bekend staan ​​as dubbele dryf-toestelle. die IMPATT -diode sluit die volgende in: Bedryfsfrekwensie wissel van 3GHz tot 100GH Die werkingsbeginsel van die IMPATT -diode is lawine -vermenigvuldiging Uitsetvermoë is 1w CW en bo 400watt gepulseerd Doeltreffendheid is 3% CW en 60% gepuls onder 1GHz Kragtiger in vergelyking met GUNN -diode Die geraasgetal is 30db IMPATT Diode Konstruksie en werk Die konstruksie van die IMPATT diode word hieronder getoon. Hierdie diode bevat vier streke soos P+-NI-N+. Die struktuur van beide die PIN -diode en IMPATT is dieselfde, maar dit werk op 'n uiters hoë spanningsgradiënt van ongeveer 400KV/cm om 'n stortvloedstroom op te wek. Gewoonlik word verskillende materiale soos Si, GaAs, InP of Ge hoofsaaklik gebruik vir die konstruksie daarvan. IMPATT Diode Konstruksie In vergelyking met 'n normale diode, gebruik hierdie diode 'n ietwat ander struktuur omdat; 'n normale diode sal in 'n stortvloed -toestand breek. Aangesien die groot hoeveelheid huidige opwekking die hitteopwekking daarin veroorsaak. By mikrogolf frekwensies word die afwyking in die struktuur dus hoofsaaklik gebruik om RF seine te genereer. Oor die algemeen word hierdie diode gebruik in mikrogolfopwekkers. Hier word 'n GS -toevoer aan die IMPATT -diode gegee om 'n uitset te genereer wat ossilleer sodra 'n geskikte afgestemde stroombaan binne die stroombaan gebruik is. Maar dit produseer ook 'n groot reeks fase -geraas, wat beteken dat dit in eenvoudige senders meer algemeen as plaaslike ossillators binne ontvangers gebruik word, waar die prestasie van fase -geraas normaalweg meer betekenisvol is. Hierdie diode werk met redelik hoë spanning soos 70 volt of hoër. Hierdie diode kan die toepassings beperk deur fase -geraas. Tog is hierdie diodes hoofsaaklik aantreklike alternatiewe vir mikrogolfdiodes vir verskeie streke. IMPATT Diode Circuit toepassing van IMPATT diode word hieronder getoon. Oor die algemeen word hierdie soort diode hoofsaaklik gebruik by frekwensies van meer as 3 GHz. Dit word opgemerk dat as daar 'n afgestemde stroombaan met 'n spanning in die gebied van die afbreekspanning na die IMPATT gegee word, ossillasie sal plaasvind. krag gewoonlik tien watt of hoër gebaseer op die toestel. Die werking van hierdie diode kan gedoen word vanaf 'n toevoer met 'n stroombeperkende weerstand. Die waarde hiervan beperk die stroomstroom tot die nodige waarde. Die stroom word deur 'n RF -verstikking verskaf om die GS van die RF -sein te skei. IMPATT -diodekring Die IMPATT -mikrogolfdiode is buite die afgestemde kring gerangskik, maar normaalweg kan hierdie diode in 'n golfgeleierholte geplaas word wat die nodige afgestemde stroombaan bied. As die spanningsvoorsiening gegee word, sal die stroombaan swaai. Die belangrikste nadeel van die IMPATT -diode is die werking daarvan omdat dit 'n groot reeks fase -geraas genereer as gevolg van die meganisme van lawine -afbraak. Hierdie toestelle gebruik Gallium Arsenide (GaAs) tegnologie wat baie beter is as Silicon. Dit is die gevolg van die baie vinniger ionisasie koëffisiënte vir ladingsdraers. % in pulsmodus en 0.5% in CW Pulsmodus is 100 - 1% Uitsetkrag10Watt (CW) 1Watt (gepulseerd) Bo 10 Watt Ruisfiguur60 dB3 dBBasiese halfgeleiersSi, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+ PIP+ reverse bias PN JunctionP+ NN ++ of N+ P PN Junction Harmonics LowStrong Ruggedness Ja Ja Grootte TinyTiny Toepassing Ossillator, Versterker Ossillator IMPATT Diode Eienskappe Die eienskappe van die IMPATT diode sluit die volgende in: Dit werk in omgekeerde vooroordeelstoestand Die materiale wat gebruik word vir die vervaardiging van hierdie diodes is InP, Si & GaAs.These is kompakte en betroubare sneeustorting as wel l as transittyd. In vergelyking met Gunn -diodes, bied hierdie hoë o/p -krag en geraas, wat ook gebruik word in ontvangers vir plaaslike ossillators. Die faseverskil tussen stroom en spanning is 20 grade. Hier is fasevertraging met 90 grade hoofsaaklik as gevolg van die lawine -effek, terwyl die oorblywende hoek as gevolg van transittyd is. Dit word hoofsaaklik gebruik waar die hoë uitsetkrag nodig is, soos ossillators en versterkers. -golffrekwensie.Met minder frekwensies is die uitsetvermoë omgekeerd eweredig aan frekwensies terwyl dit by hoë frekwensies omgekeerd eweredig is aan die kwadraat van die frekwensie.Voordele Die voordele van die IMPATT -diode sluit die volgende in. Die grootte is klein. Dit is ekonomies. By hoë temperatuur bied dit betroubare werking, vergeleke met ander diodes, bevat dit hoë kragvermoëns. As dit as 'n versterker gebruik word, werk dit soos 'n smalbandapparaat. Hierdie diodes word gebruik as uitstekende mikrogolfopwekkers.Vir die mikrogolf -transmissiestelsel kan hierdie diode 'n draersin genereer.Nadeel Die nadele van die IMPATT -diode is die volgende.Dit gee 'n minder afstembereik.Dit gee 'n hoë sensitiwiteit vir verskillende bedryfstoestande.In die lawinegebied kan die tempo van die opwekking van elektrongate 'n hoë geraas veroorsaak.Voor operasionele toestande reageer dit.As behoorlike sorg As dit nie geneem word nie, kan dit beskadig raak as gevolg van die groot elektroniese reaktansie. In vergelyking met TRAPATT bied dit minder doeltreffendheid Die tuningsbereik van die IMPATT -diode is nie goed soos die Gunn -diode nie. .Toepassings Die toepassings van die IMPATT-diode sluit die volgende in: Hierdie tipes diodes word gebruik soos mikrogolf ossillators binne gemoduleerde uitset ossillators en mikrogolf kragopwekkers. Dit word gebruik in deurlopende golf radars, elektroniese teenmaatreëls en mikrogolf skakels. Hierdie word gebruik vir versterking deur negatiewe weerstand .Hierdie diodes word gebruik in parametriese versterkers, mikrogolf ossillators, mikrogolfopwekkers. En ook gebruik in telekommunikasie -senders, inbraakalarmstelsels en ontvangers.Gemoduleerde uitset -oscillatorCW Doppler RadarsenderMikrogolfopwekkers Senders van FM -telekommunikasie Ontvanger LOIntrusie AlarmnetwerkParametriese versterkerDit gaan dus oor 'n oorsig van IMPATT -diode, konstruksie, werk, verskille en toepassings. Hierdie halfgeleier-toestelle word gebruik vir die opwekking van mikrogolf-seine met 'n hoë frekwensie van 3 GHz tot 100 GHz. Hierdie diodes is van toepassing op minder kragalarms en radarstelsels.

Los 'n boodskap 

boodskap Lys