Hvad er IMPATT Diode: Konstruktion og dens funktion

Begrebet IMPATT -diode blev faktisk opfundet i år 1954 af William Shockley. Så han udvidede ideen om at producere en negativ modstand ved hjælp af en mekanisme som forsinkelse i transit. Han foreslog indsprøjtningsteknikken for ladningsbærere inden for et PN -kryds, er fremadrettet og offentliggjorde sin tanke i Technical Journal of Bell Systems i 1954 og tituleret med navnet 'Negativ modstand, der opstår fra transittid inden for halvlederdioder.For yderligere var forslaget ikke forlænget indtil 1958, da Bell Laboratories implementerede sin P+ NI N+ -diodestruktur, og derefter kaldes den Read -diode. Derefter blev der i 1958 udgivet et teknisk tidsskrift med titlen "en foreslået højfrekvent, negativ modstandsdiode." I år 1965 blev den første praktiske diode lavet og observeret første svingninger. Dioden, der bruges til denne demonstration, blev konstrueret gennem silicium med en P+ N -struktur. Senere blev Read -diodeoperationen verificeret, og derefter blev en PIN -diode demonstreret i 1966 for at fungere. Hvad er IMPATT-diode? Den fulde form for IMPATT-diode er IMPatt ionisering Avalanche Transit-Time. Dette er en ekstremt høj effekt diode, der bruges i mikrobølge applikationer. Generelt bruges det som en forstærker og oscillator ved mikrobølgefrekvenser. Driftsfrekvensområdet for IMPATT -dioden spænder fra 3 - 100 GHz. Generelt genererer denne diode negative modstandskarakteristika, så den fungerer som en oscillator ved mikrobølgefrekvenser til generering af signaler. Dette er hovedsageligt på grund af transittidseffekten og effektioniseringen lavineeffekt. Klassificeringen af ​​IMPATT -dioder kan udføres af to typer, nemlig enkelt drift og dobbelt drift. Enkelt driftsenheder er P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+.Når vi betragter P+NN+-enheden, er P+N -krydset forbundet i omvendt bias, så forårsager det en lavineopdeling, der forårsager området for P+ for at injicere i NN+ med en mætningshastighed. Men hullerne injiceret fra området NN+ driver ikke, hvilket kaldes single drift -enheder. Det bedste eksempel på dobbelt drift -enheder er P+PNN+. I denne form for enhed, når PN-krydset er forudindtaget tæt på en lavineopbrydelse, kan elektrondriften foretages gennem NN+ -regionen, mens hullerne driver gennem PP+ -regionen, der er kendt som dobbeltdriftsenheder. IMPATT -dioden omfatter følgende. Driftsfrekvensområder fra 3GHz til 100GH IMPATT -diodeens arbejdsprincip er lavinemultiplikation Udgangseffekt er 1w CW og over 400watt pulseret Effektivitet er 3% CW & 60% pulseret under 1GHz Mere kraftfuld i forhold til GUNN -diode Støjtalet er 30dbIMPATT -diodekonstruktion og -arbejde Konstruktionen af ​​IMPATT -dioden er vist nedenfor. Denne diode omfatter fire områder som P+-NI-N+. Strukturen af ​​både PIN -dioden og IMPATT er den samme, men den fungerer på en ekstremt højspændingsgradient på cirka 400KV/cm for at generere en lavinestrøm. Normalt bruges forskellige materialer som Si, GaAs, InP eller Ge hovedsageligt til dets konstruktion. IMPATT Diodekonstruktion I forhold til en normal diode bruger denne diode en noget anden struktur, fordi; en normal diode vil bryde sammen i en lavine -tilstand. Da den enorme mængde af den nuværende generation forårsager varmeproduktionen i den. Så ved mikrobølgefrekvenser bruges afvigelse i struktur hovedsageligt til at generere RF -signaler. Generelt bruges denne diode i mikrobølgeovnsgeneratorer. Her gives en DC -forsyning til IMPATT -dioden for at generere et output, der oscillerer, når et passende afstemt kredsløb er brugt inden for kredsløbet. Outputtet fra IMPATT -kredsløbet er konsistent og forholdsvis højt i forhold til andre mikrobølgedioder. Men det producerer også et stort udvalg af fasestøj, hvilket betyder, at det bruges i enkle sendere mere almindeligt end lokale oscillatorer inden for modtagere, hvor fasestøjens ydeevne normalt er mere signifikant. Denne diode fungerer med temmelig høj spænding som 70 volt eller derover. Denne diode kan begrænse applikationerne gennem fasestøj. Ikke desto mindre er disse dioder hovedsageligt attraktive alternativer til mikrobølge dioder i flere regioner. IMPATT Diode Circuit -applikation af IMPATT diode er vist nedenfor. Generelt bruges denne form for diode hovedsageligt ved frekvenser over 3 GHz. Det bemærkes, at når der er givet et afstemt kredsløb med en spænding i området for nedbrydningsspændingen mod IMPATT, vil der forekomme oscillation. Sammenlignet med andre dioder, bruger denne diode negativ modstand, og denne diode er i stand til at generere et højt område af strøm typisk ti watt eller derover baseret på enheden. Betjeningen af ​​denne diode kan udføres fra en forsyning ved hjælp af en strømbegrænsende modstand. Værdien af ​​dette begrænser strømmen af ​​strøm til den nødvendige værdi. Strømmen leveres gennem en RF -choker for at adskille DC'en fra RF -signalet. IMPATT -diodekredsløb IMPATT -mikrobølgedioden er anbragt uden for det afstemte kredsløb, men normalt kan denne diode arrangeres inden for et bølgelederhulrum, der giver det nødvendige afstemte kredsløb. Når spændingsforsyningen er givet, vil kredsløbet svinge. Den største ulempe ved IMPATT -dioden er dens drift, fordi den genererer et højt område af fasestøj på grund af mekanismen for lavineopbrydelse. Disse enheder bruger Gallium Arsenide (GaAs) teknologi, som er meget bedre i forhold til Silicon. Dette skyldes de meget hurtigere ioniseringskoefficienter for ladningsbærere Forskel mellem IMPATT og Trapatt -diode Hovedforskellen mellem IMPATT og Trapatt -diode baseret på forskellige specifikationer diskuteres nedenfor. % i pulsetilstand og 0.5% i CWPulseret tilstand er 100 - 1% Udgangseffekt10Watt (CW) 1Watt (Pulseret) Over 10 WattStøj Figur60 dB3 dBBasic semiconductorsSi, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+ PIP+ reverse bias PN JunctionP+ NN ++ eller N+ P PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggednessJaJaSizeTinyTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillatorIMPATT DiodekarakteristikaKendetegnene ved IMPATT -dioden inkluderer følgende.Det fungerer i omvendt bias -tilstandMaterialerne, der bruges til fremstilling af disse dioder, er InP, Si & GaAs. lavine som vel l som transittid.I sammenligning med Gunn -dioder giver disse også høj o/p -effekt og støj, så de bruges i modtagere til lokale oscillatorer.Faseforskellen mellem strøm og spænding er 20 grader. Her er faseforsinkelse med 90 grader hovedsageligt på grund af lavineeffekten, hvorimod den resterende vinkel er på grund af transittid. Disse bruges hovedsageligt, hvor den høje udgangseffekt er nødvendig som oscillatorer og forstærkere Udgangseffekten fra denne diode er i intervallet millimeter -bølgefrekvens.Fær færre frekvenser er udgangseffekten omvendt proportional med frekvenser, mens den ved høje frekvenser er omvendt proportional med kvadratet af frekvensen.Fordele Fordelene ved IMPATT -dioden inkluderer følgende.Det giver et højt driftsområde. Dens størrelse er lille.Disse er økonomiske.Ved høje temperaturer giver den pålidelig driftSammenlignet med andre dioder inkluderer den høje effektfunktioner.Når den bruges som en forstærker, fungerer den som en smalbåndsenhed.Disse dioder bruges som fremragende mikrobølgeovnsgeneratorer.For mikrobølgetransmissionssystemet kan denne diode generere et bæresignal. Ulemper Ulemperne ved IMPATT -dioden inkluderer følgende: Det giver et mindre indstillingsområde.Det giver høj følsomhed over for forskellige driftsbetingelser.I lavineområdet kan frekvensen af ​​elektronhulspargenerering forårsage en høj støjgenerering.For driftsforhold reagerer den.Hvis ordentlig pleje Hvis den ikke tages, kan den blive beskadiget på grund af den enorme elektroniske reaktans. sammenlignet med TRAPATT giver den mindre effektivitet IMPATT -diodenes tuningsområde er ikke godt som Gunn -dioden. .Applikationer Anvendelserne af IMPATT-diode omfatter følgende: Disse typer dioder bruges som mikrobølgeoscillatorer inden for modulerede outputoscillatorer og mikrobølge-generatorer. Disse bruges i kontinuerlige bølgeradarer, elektroniske modforanstaltninger og mikrobølgelinks. Disse bruges til forstærkning gennem negativ modstand .Disse dioder bruges i parametriske forstærkere, mikrobølgeoscillatorer, mikrobølgeovnsgeneratorer. Og bruges også i telekommunikationssendere, ubudne alarmsystemer og modtagere.Moduleret Output OscillatorCW Doppler Radar TransmitterMikrobølgeovn GeneratorTransmittere af FM TelekommunikationReceiver LOItrængningsalarm NetværkParametrisk forstærkerDerfor handler det hele om en oversigt over IMPATT diode, konstruktion, arbejde, forskelle og applikationer. Disse halvlederanordninger bruges til at generere mikrobølgesignaler med høj effekt ved et frekvensområde på 3 GHz til 100 GHz. Disse dioder kan anvendes til færre strømalarmer og radarsystemer.

Læg en besked 

Message List