Какво е IMPATT диод: конструкция и неговата работа

Концепцията за IMPATT диод всъщност е изобретена през 1954 г. от Уилям Шокли. Така той разшири идеята за създаване на отрицателно съпротивление с помощта на механизъм като забавяне на транзитното време. Той предложи техниката на инжектиране за носители на заряд в PN възел е предубеден напред и публикува мисълта си в Technical Journal of Bell Systems през 1954 г. и озаглавена с името „Отрицателно съпротивление, възникващо от времето на преминаване в полупроводникови диоди. Освен това предложението не беше удължен до 1958 г., тъй като Bell Laboratories внедри неговата P+ NI N+ диодна структура и след това се нарича Read diode. След това през 1958 г. е публикувано техническо списание със заглавие „предложен високочестотен диод с отрицателно съпротивление“. През 1965 г. е направен първият практически диод и се наблюдават първите трептения. Диодът, който се използва за тази демонстрация, е конструиран от силиций с P+N структура. По-късно операцията Read диод беше проверена и след това, PIN диод беше демонстриран през 1966 г., че работи. Какво е IMPATT диод? Пълната форма на IMPATT диод е IMPatt йонизация Avalanche Transit-Time. Това е изключително мощен диод, използван в микровълнови приложения. Обикновено се използва като усилвател и осцилатор на микровълнови честоти. Работният честотен диапазон на диода IMPATT варира от 3 – 100 GHz. Като цяло, този диод генерира отрицателни характеристики на съпротивлението, така че работи като осцилатор на микровълнови честоти за генериране на сигнали. Това се дължи главно на ефекта на времето на преминаване и ефекта на йонизационната лавина при въздействие. Класификацията на диодите IMPATT може да се извърши по два типа, а именно единичен и двоен дрейф. Единичните дрейфиращи устройства са P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. Когато разглеждаме устройството P+NN+, връзката P+N е свързана в обратна посока, след което причинява лавинообразен срив, който причинява областта на P+ за инжектиране в NN+ със скорост на насищане. Но дупките, инжектирани от областта на NN+, не се дрейфират, което се нарича единични дрейф устройства. Най-добрият пример за устройства с двойно отклонение е P+PNN+. При този вид устройства, когато PN-преходът е отклонен близо до лавинообразен пробив, тогава дрейфът на електрони може да се извърши през NN+ региона, докато дупките се движат през PP+ региона, който е известен като устройства с двойно отклонение. ХарактеристикиОсновните характеристики на диодът IMPATT включва следното: Работни честотни диапазони от 3 GHz до 100 GH Принципът на работа на диода IMPATT е лавинно умножение Изходната мощност е 1w CW & над 400 вата импулсен Ефективността е 3% CW & 60% импулсен при 1 GHz По -мощен в сравнение с диода GUNN Цифрата на шума е Конструкция и работа на 30dbIMPATT диод Конструкцията на IMPATT диода е показана по-долу. Този диод включва четири области като P+-NI-N+. Структурата както на PIN диода, така и на IMPATT е една и съща, но работи при изключително висок градиент на напрежение от приблизително 400KV/cm, за да генерира лавинен ток. Обикновено за изграждането му се използват основно различни материали като Si, GaAs, InP или Ge. Конструкция на диод IMPATT В сравнение с нормалния диод, този диод използва малко по -различна структура, тъй като; нормален диод ще се разпадне в лавинообразно състояние. Тъй като огромното количество текущо производство причинява генерирането на топлина в него. Така че при микровълнови честоти отклонението в структурата се използва главно за генериране на RF сигнали. Обикновено този диод се използва в микровълнови генератори. Тук се подава DC захранване на IMPATT диода за генериране на изход, който осцилира, след като в веригата се използва подходяща настроена верига. Изходът на IMPATT веригата е последователен и сравнително висок в сравнение с други микровълнови диоди. Но той също така произвежда висок диапазон на фазов шум, което означава, че се използва в прости предаватели по-често от локалните осцилатори в приемниците, където производителността на фазовия шум обикновено е по-значителна. Този диод работи с доста високо напрежение като 70 волта или повече. Този диод може да ограничи приложенията чрез фазов шум. Независимо от това, тези диоди са предимно атрактивни алтернативи за микровълнови диоди за няколко региона. IMPATT диодна схема Приложението на IMPATT диод е показано по-долу. Обикновено този вид диод се използва главно при честоти над 3 GHz. Забелязва се, че всеки път, когато е дадена настроена верига с напрежение в областта на напрежението на пробив към IMPATT, тогава ще се появи осцилация. В сравнение с други диоди, този диод използва отрицателно съпротивление и този диод е способен да генерира висок диапазон от мощност обикновено десет вата или повече в зависимост от устройството. Работата на този диод може да се извърши от захранване с помощта на резистор за ограничаване на тока. Стойността на това ограничава потока на тока до необходимата стойност. Токът се подава през RF дросел за отделяне на DC от RF сигнала. IMPATT диодна веригаМикровълновият диод IMPATT е разположен извън настроената верига, но обикновено този диод може да бъде разположен в вълноводна кухина, която дава необходимата настроена верига. Когато се подаде напрежение, веригата ще се люлее. Основният недостатък на IMPATT диода е неговата работа, тъй като генерира висок диапазон на фазов шум поради механизма на лавинообразен пробив. Тези устройства използват технологията на галиев арсенид (GaAs), която е много по-добра в сравнение със силиция. Това е резултат от много по-бързите йонизиращи коефициенти за носителите на заряд. Разлика между IMPATT и Trapatt Diode Основната разлика между IMPATT и Trapatt диод въз основа на различни спецификации е разгледана по-долу. % в импулсен режим и 0.5% в CWPulsed режим е 100 – 1% Изходна мощност10W(CW) 1Watt(CW) Над 10WattNoise Фигура60 dB3 dBBОсновни полупроводнициSi, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+PIP+ Reverse bias PJN+ Reverse Bias PPN+ PN JunctionHarmonicsLowStrong GrobnessYesYesSizeTinyTinyПриложениеОцилатор, усилвателОцилатор Характеристики на IMPATT диод Характеристиките на IMPATT диода включват следното.Той работи в състояние на обратно отклонение.Материите, използвани за производството на тези диоди са InP. лавина също l като транзитно време. В сравнение с диодите на Gunn, те също осигуряват висока O/P мощност и шум, така че се използват в приемници за локални осцилатори. Фазовата разлика между тока и напрежението е 20 градуса. Тук фазовото забавяне с 90 градуса се дължи главно на ефекта на лавината, докато оставащият ъгъл се дължи на времето за преминаване. Те се използват главно, когато е необходима висока изходна мощност като осцилатори и усилватели. Изходната мощност, осигурена от този диод, е в диапазона от милиметър -честота на вълната. При по-малко честоти изходната мощност е обратно пропорционална на честотите, докато при високи честоти е обратно пропорционална на квадрата на честотата. Предимствата на IMPATT диода включват следното. Той дава висок работен диапазон. Размерът му е малък. Те са икономични. При висока температура, той осигурява надеждна работа. В сравнение с други диоди, той включва възможности за висока мощност. Когато се използва като усилвател, той работи като устройство с тясна лента. Тези диоди се използват като отлични микровълнови генератори. За микровълновата предавателна система този диод може да генерира носещ сигнал. Недостатъците на IMPATT диода включват Следното. Дава по-малък обхват на настройка. Дава висока чувствителност към различни работни условия. В района на лавината скоростта на генериране на двойки електрон-дупка може да причини високо генериране на шум. За работни условия е отзивчив. При правилна грижа не се вземе, тогава може да се повреди поради огромното електронно реактивно съпротивление. В сравнение с TRAPATT, той осигурява по-ниска ефективност. Обхватът на настройка на диода IMPATT не е добър като диода на Gunn. Той генерира фалшив шум през по-високи обхвати в сравнение с диодите Gunn & klystron .Приложения Приложенията на IMPATT диод включват следното. Тези типове диоди се използват като микровълнови осцилатори в модулирани изходни осцилатори и микровълнови генератори.Те се използват в радари за непрекъснати вълни, електронни средства за противодействие и микровълнови връзки.Те се използват за усилване чрез отрицателно съпротивление .Тези диоди се използват в параметрични усилватели, микровълнови осцилатори, микровълнови генератори. И също така се използва в телекомуникационни предаватели, алармени системи и приемници. Модулиран изходен осцилаторCW доплеров радарен предавател Микровълнов генератор Предаватели на FM телекомуникационен приемник LO Intrusion Alarm NetworkParametric AmplifierПо този начин, това е всичко за преглед на IMPATT диодите и техните приложения, разлики в работата,. Тези полупроводникови устройства се използват за генериране на микровълнови сигнали с висока мощност в честотен диапазон от 3 GHz до 100 GHz. Тези диоди са приложими за по-малко мощност аларми и радарни системи.

Остави съобщение 

Списък на ЛС