Diode là chất bán dẫn hai đầu linh kiện điện tử thể hiện đặc tính dòng điện-điện áp phi tuyến. Nó cho phép dòng điện chạy theo một hướng mà tại đó điện trở của nó rất thấp (điện trở gần như bằng không) trong quá trình phân cực thuận. Tương tự, theo hướng khác, nó không cho phép dòng điện chạy - vì nó cung cấp điện trở rất cao (điện trở vô hạn hoạt động như hở mạch) trong quá trình phân cực ngược.

Gunn Diode

Các điốt được phân thành nhiều loại khác nhau dựa trên nguyên lý và đặc điểm làm việc của chúng. Chúng bao gồm Diode chung, Diode Schotty, Diode Shockley, Diode dòng không đổi, Điốt Zener , Diode phát sáng, Diode quang, Diode đường hầm, Varactor, Ống chân không, Diode laser, Diode PIN, Diode Peltier, Diode Gunn, v.v. Về trường hợp đặc biệt, bài viết này thảo luận về hoạt động, đặc điểm và ứng dụng của diode Gunn.

Diode Gunn là gì?

Diode Gunn được coi là một loại diode mặc dù nó không chứa bất kỳ điểm nối diode PN điển hình như các điốt khác, nhưng nó bao gồm hai điện cực. Diode này còn được gọi là Thiết bị Điện tử Truyền tải. Diode này là một thiết bị điện trở vi sai âm, thường được sử dụng như một bộ dao động công suất thấp để tạo ra lò vi sóng . Nó chỉ bao gồm chất bán dẫn loại N, trong đó các điện tử là hạt mang điện tích chủ yếu. Để tạo ra các sóng vô tuyến ngắn như vi sóng, nó sử dụng Hiệu ứng Gunn.

Cấu trúc Diode Gunn

Vùng trung tâm được thể hiện trong hình là vùng hoạt động, được pha tạp đúng cách GaAs loại N và lớp biểu mô có độ dày khoảng 8 đến 10 micromet. Vùng hoạt động được kẹp giữa hai vùng có các tiếp điểm Ohmic. Một bộ tản nhiệt được cung cấp để tránh quá nhiệt và hư hỏng sớm của diode và duy trì giới hạn nhiệt.

“bộ lọc thông thấp butterworth bậc hai ”

Để chế tạo các điốt này, chỉ sử dụng vật liệu loại N, điều này là do hiệu ứng điện tử chuyển giao chỉ áp dụng cho vật liệu loại N và không áp dụng cho vật liệu loại P. Tần số có thể thay đổi bằng cách thay đổi độ dày của lớp hoạt tính trong khi pha tạp.

Hiệu ứng Gunn

Nó được phát minh bởi John Battiscombe Gunn vào năm 1960 sau thí nghiệm của ông trên GaA (Gallium Arsenide), ông đã quan sát thấy một tiếng ồn trong kết quả thí nghiệm của mình và do điều này tạo ra dao động điện ở tần số vi ba bởi một điện trường ổn định có cường độ lớn hơn giá trị ngưỡng. Nó được đặt tên là Hiệu ứng Gunn sau khi điều này được phát hiện bởi John Battiscombe Gunn.

Hiệu ứng Gunn có thể được định nghĩa là sự tạo ra công suất vi sóng (công suất có tần số vi sóng khoảng vài GHz) bất cứ khi nào điện áp đặt vào thiết bị bán dẫn vượt quá giá trị điện áp tới hạn hoặc giá trị điện áp ngưỡng.

Bộ dao động diode Gunn

Điốt Gunn được sử dụng để chế tạo bộ tạo dao động để tạo ra sóng vi ba có tần số từ 10 GHz đến THz. Nó là một thiết bị kháng chênh lệch âm - còn được gọi là chuyển thiết bị dao động điện tử - là một mạch điều chỉnh bao gồm điốt Gunn với điện áp phân cực DC được đặt vào nó. Và, điều này được gọi là phân cực diode thành vùng kháng âm.

Do đó, tổng trở vi sai của mạch trở thành 0 khi điện trở âm của diode hủy bằng điện trở dương của mạch dẫn đến việc tạo ra dao động.

“làm thế nào để tạo ra một bộ chuyển đổi ”

Gunn Diode đang hoạt động

Điốt này được làm bằng một mảnh Bán dẫn loại N chẳng hạn như Gallium Arsenide và InP (Indium Phosphide). GaAs và một số vật liệu bán dẫn khác có một dải năng lượng phụ trong cấu trúc dải điện tử của chúng thay vì chỉ có hai dải năng lượng, viz. vùng hóa trị và vùng dẫn như vật liệu bán dẫn thông thường. Các GaA này và một số vật liệu bán dẫn khác bao gồm ba dải năng lượng, và dải thứ ba phụ này trống ở giai đoạn đầu.

Nếu một điện áp được đặt vào thiết bị này, thì hầu hết điện áp đặt vào sẽ xuất hiện trên vùng hoạt động. Các điện tử từ vùng dẫn có điện trở suất không đáng kể được chuyển vào vùng thứ ba vì các điện tử này bị phân tán bởi điện áp đặt vào. Dải thứ ba của GaAs có độ linh động nhỏ hơn dải dẫn.

Do đó, sự gia tăng điện áp thuận làm tăng cường độ trường (đối với cường độ trường tại nơi điện áp đặt vào lớn hơn giá trị điện áp ngưỡng), khi đó số lượng electron đạt đến trạng thái mà tại đó khối lượng hiệu dụng tăng lên bằng cách giảm vận tốc của chúng, và do đó, dòng điện sẽ giảm.

Do đó, nếu cường độ trường được tăng lên, thì vận tốc trôi sẽ giảm, điều này tạo ra một vùng kháng tăng âm trong mối quan hệ V-I. Vì vậy, tăng điện áp sẽ làm tăng điện trở bằng cách tạo ra một lát cắt ở cực âm và đến cực dương. Tuy nhiên, để duy trì một điện áp không đổi, một lát cắt mới được tạo ra ở cực âm. Tương tự, nếu điện áp giảm, thì điện trở sẽ giảm bằng cách dập tắt mọi lát cắt hiện có.

Đặc điểm của Diode Gunn

Đặc điểm của Gunn Diode

“tên gì được sử dụng cho một biến trở công suất cao ”

Đặc điểm mối quan hệ hiện tại-điện áp của một diode Gunn được biểu diễn trong đồ thị trên với vùng điện trở âm của nó. Các đặc điểm này tương tự như các đặc điểm của diode đường hầm.

Như trong biểu đồ trên, ban đầu dòng điện bắt đầu tăng trong diode này, nhưng sau khi đạt đến một mức điện áp nhất định (ở một giá trị điện áp xác định được gọi là giá trị điện áp ngưỡng), dòng điện giảm trước khi tăng trở lại. Vùng mà dòng điện giảm được gọi là vùng kháng âm, và do đó nó dao động. Trong vùng kháng âm này, diode này hoạt động như một bộ dao động và bộ khuếch đại, vì trong vùng này, diode được kích hoạt để khuếch đại tín hiệu.

Các ứng dụng của Gunn Diode

Ứng dụng diode Gunn

Được sử dụng như bộ tạo dao động Gunn để tạo ra các tần số khác nhau, từ 100mW 5GHz đến 1W 35GHz đầu ra. Các bộ dao động Gunn này được sử dụng cho liên lạc vô tuyến , nguồn radar quân sự và thương mại.
Được sử dụng như cảm biến để phát hiện kẻ xâm phạm, tránh trật bánh.
Được sử dụng làm máy phát vi sóng hiệu quả với dải tần lên đến hàng trăm GHz.
Được sử dụng cho máy dò rung động từ xa và đo tốc độ quay máy đo tốc độ .
Được sử dụng như một máy phát điện vi sóng (Máy phát điện diode Gunn xung).
Được sử dụng trong máy phát vi sóng để tạo ra sóng vô tuyến vi ba ở công suất rất thấp.
Được sử dụng như các thành phần điều khiển nhanh trong vi điện tử, chẳng hạn như để điều chế laser phun bán dẫn.
Được sử dụng như các ứng dụng sóng dưới milimet bằng cách nhân tần số dao động Gunn với tần số diode.
Một số ứng dụng khác bao gồm cảm biến mở cửa, thiết bị kiểm soát quá trình, hoạt động của rào cản, bảo vệ chu vi, hệ thống an toàn cho người đi bộ, chỉ báo khoảng cách tuyến tính, cảm biến mức, đo độ ẩm và cảnh báo kẻ xâm nhập.

Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu sơ lược về diode Gunn, đặc điểm của diode Gunn, Hiệu ứng Gunn, bộ dao động diode Gunn và cách làm việc của nó với các ứng dụng. Để biết thêm thông tin về điốt Gunn, vui lòng gửi thắc mắc của bạn bằng cách bình luận bên dưới.

Tín ảnh: