Diode IMPATT là gì: Cấu tạo và hoạt động của nó

Khái niệm về diode IMPATT thực sự được phát minh vào năm 1954 bởi William Shockley. Vì vậy, ông đã mở rộng ý tưởng tạo ra một điện trở tiêu cực với sự trợ giúp của một cơ chế như độ trễ thời gian vận chuyển. Ông đã đề xuất kỹ thuật tiêm cho các hạt mang điện tích trong một điểm tiếp giáp PN là phân cực thuận và xuất bản suy nghĩ của mình trên Tạp chí Kỹ thuật của Hệ thống Bell vào năm 1954 và đặt tiêu đề với tên 'Điện trở âm xuất hiện từ thời gian vận chuyển trong điốt bán dẫn. kéo dài cho đến năm 1958 khi Phòng thí nghiệm Bell triển khai cấu trúc điốt P + NI N + của ông và sau đó, nó được gọi là Điốt đọc. Sau đó vào năm 1958, một tạp chí kỹ thuật đã được xuất bản với tên tiêu đề “một diode điện trở âm tần số cao được đề xuất”. Vào năm 1965, diode thực tế đầu tiên đã được chế tạo và quan sát thấy những dao động đầu tiên. Điốt được sử dụng cho cuộc trình diễn này được chế tạo thông qua silicon với cấu trúc P + N. Sau đó, hoạt động của diode Đọc đã được xác minh và sau đó, một diode PIN đã được chứng minh vào năm 1966 để hoạt động. Diode IMPATT là gì? Dạng đầy đủ của diode IMPATT là ion hóa IMPatt Avalanche Transit-Time. Đây là một diode công suất cực cao được sử dụng trong các ứng dụng vi sóng. Nói chung, nó được sử dụng như một bộ khuếch đại và bộ dao động ở tần số vi sóng. Dải tần hoạt động của diode IMPATT dao động từ 3 - 100 GHz, nói chung, diode này tạo ra các đặc tính điện trở âm nên hoạt động như một bộ dao động ở tần số vi ba để tạo ra tín hiệu. Điều này chủ yếu là do hiệu ứng thời gian vận chuyển và hiệu ứng tuyết lở ion hóa tác động. Việc phân loại điốt IMPATT có thể được thực hiện theo hai loại là trôi đơn và trôi kép. Các thiết bị trôi đơn là P + NN +, P + NIN +, N + PIP +, N + PP +. Khi chúng ta xem xét thiết bị P + NN +, điểm nối P + N được kết nối theo phân cực ngược thì nó gây ra sự cố lở tuyết gây ra vùng P + để tiêm vào NN + với vận tốc bão hòa. Nhưng các lỗ được tiêm từ vùng NN + không trôi được gọi là thiết bị trôi đơn. Ví dụ tốt nhất về thiết bị trôi kép là P + PNN +. Trong loại thiết bị này, bất cứ khi nào điểm tiếp giáp PN bị sai lệch gần với sự cố tuyết lở, thì sự trôi electron có thể được thực hiện qua vùng NN + trong khi các lỗ trống trôi qua vùng PP + được gọi là thiết bị trôi kép. Diode IMPATT bao gồm các thông số sau. Dải tần hoạt động từ 3GHz đến 100GNguyên tắc làm việc của diode IMPATT là nhân tuyết lở Công suất đầu ra là 1w CW & xung trên 400watt Hiệu suất là 3% CW & 60% xung dưới 1GHz Mạnh mẽ hơn so với diode GUNN Con số tiếng ồn là Cấu tạo và hoạt động của diode 30dbIMPATT Cấu tạo của diode IMPATT được hiển thị bên dưới. Diode này bao gồm bốn vùng như P + -NI-N +. Cấu trúc của cả diode PIN và IMPATT đều giống nhau, nhưng nó hoạt động trên gradient điện áp cực cao xấp xỉ 400KV / cm để tạo ra dòng tuyết lở. Thông thường, các vật liệu khác nhau như Si, GaAs, InP, hoặc Ge chủ yếu được sử dụng để xây dựng nó. Cấu tạo của diode IMPATT So với diode bình thường, diode này sử dụng cấu trúc hơi khác vì; một diode bình thường sẽ bị hỏng trong điều kiện tuyết lở. Do lượng dòng điện quá lớn gây ra quá trình sinh nhiệt bên trong nó. Vì vậy ở tần số vi ba, độ lệch trong cấu trúc chủ yếu được sử dụng để tạo ra tín hiệu RF. Nói chung, diode này được sử dụng trong máy phát vi sóng. Ở đây, một nguồn cung cấp DC được cấp cho điốt IMPATT để tạo ra một đầu ra dao động khi một mạch điều chỉnh thích hợp được sử dụng trong mạch. Đầu ra của mạch IMPATT là nhất quán và tương đối cao so với các điốt vi sóng khác. Nhưng nó cũng tạo ra một dải nhiễu pha cao, có nghĩa là nó được sử dụng trong các máy phát đơn giản phổ biến hơn các bộ tạo dao động cục bộ trong máy thu ở bất cứ nơi nào hiệu suất của nhiễu pha thường đáng kể hơn. Diode này có thể hạn chế các ứng dụng thông qua nhiễu pha. Tuy nhiên, các điốt này chủ yếu là những lựa chọn thay thế hấp dẫn cho điốt vi sóng cho một số vùng. Ứng dụng của DiodeIMPATT Diode IMPATT được trình bày bên dưới. Nói chung, loại diode này chủ yếu được sử dụng ở tần số trên 70 GHz. Người ta nhận thấy rằng bất cứ khi nào một mạch điều chỉnh được cung cấp một điện áp trong vùng của điện áp đánh thủng về phía IMPATT thì dao động sẽ xảy ra. So với các điốt khác, điốt này sử dụng điện trở âm và điốt này có khả năng tạo ra dải công suất thường từ mười watt trở lên dựa trên thiết bị. Hoạt động của diode này có thể được thực hiện từ nguồn cung cấp sử dụng điện trở hạn chế dòng điện. Giá trị của điều này hạn chế dòng điện đến giá trị cần thiết. Dòng điện được cung cấp xuyên suốt cuộn cảm RF để tách DC khỏi tín hiệu RF. Mạch điốt IMPATT Điốt vi sóng IMPATT được bố trí bên ngoài mạch điều chỉnh nhưng thông thường điốt này có thể được bố trí trong một hốc ống dẫn sóng cung cấp mạch điều chỉnh cần thiết. Khi nguồn điện được cung cấp thì mạch sẽ xoay. Nhược điểm chính của diode IMPATT là hoạt động của nó vì nó tạo ra một dải nhiễu pha cao do cơ chế đánh thủng tuyết lở. Các thiết bị này sử dụng công nghệ Gali Arsenide (GaAs) tốt hơn nhiều so với Silicon. Điều này là kết quả của hệ số ion hóa rất nhanh đối với các sóng mang điện. % ở chế độ xung & 0.5% ở chế độ CWPulsed là 100-1% Công suất đầu ra10Watt (CW) 1Watt (Pulsed) Trên 10 WattNhìn Hình 60 dB3 dBBán dẫn cơ bảnSi, InP, Ge, GaAsSiConstructionN + PIP + phân cực ngược PN JunctionP + NN ++ hoặc N + P P + Phân cực ngược PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggednessYesYesSizeTinyTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillatorCác đặc điểm của diodeIMPATT Các đặc điểm của diode IMPATT bao gồm các đặc điểm sau Nó hoạt động trong điều kiện phân cực ngược Vật liệu được sử dụng để sản xuất các điốt này là InP, Si & GaAs. tuyết lở như mối hàn l là thời gian vận chuyển. So với điốt Gunn, chúng cung cấp công suất o / p cao và cũng có tiếng ồn, do đó được sử dụng trong các bộ thu cho bộ dao động cục bộ. Độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp là 20 độ. Ở đây độ trễ pha với 90 độ chủ yếu là do hiệu ứng tuyết lở trong khi góc còn lại là do thời gian vận chuyển. Chúng chủ yếu được sử dụng ở những nơi cần công suất đầu ra cao như bộ tạo dao động & bộ khuếch đại - tần số sóng: Ở tần số ít hơn, công suất đầu ra tỷ lệ nghịch với tần số trong khi ở tần số cao, nó tỷ lệ nghịch với bình phương của tần số. Kích thước nhỏ gọn, tiết kiệm, ở nhiệt độ cao, nó hoạt động đáng tin cậy So với các điốt khác, nó có khả năng công suất cao. đối với hệ thống truyền dẫn vi sóng, diode này có thể tạo ra tín hiệu sóng mang. như sau Nó cung cấp dải điều chỉnh ít hơn, mang lại độ nhạy cao cho các điều kiện hoạt động khác nhau. Trong vùng tuyết lở, tốc độ tạo cặp lỗ trống điện tử có thể gây ra tiếng ồn cao. Nếu không được sử dụng thì nó có thể bị hỏng vì điện trở quá lớn. So với TRAPATT, nó mang lại hiệu quả thấp hơn Phạm vi điều chỉnh của diode IMPATT không tốt như diode Gunn. Ứng dụng Các ứng dụng của diode IMPATT bao gồm các loại sau: Các loại điốt này được sử dụng giống như bộ dao động vi sóng trong bộ tạo dao động đầu ra được điều chế & bộ tạo vi sóng. Các điốt này được sử dụng trong bộ khuếch đại tham số, bộ tạo dao động vi ba, máy phát vi sóng. Và cũng được sử dụng trong các thiết bị phát viễn thông, hệ thống cảnh báo có kẻ xâm nhập & bộ thu. Các thiết bị bán dẫn này được sử dụng để tạo ra tín hiệu vi sóng công suất cao ở dải tần từ 3 GHz đến 100 GHz. Các điốt này có thể áp dụng cho các hệ thống radar và cảnh báo công suất ít hơn.

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn