Un díode és un semiconductor de dos terminals component electrònic que presenta característiques de tensió de corrent no lineals. Permet el corrent en una direcció en què la seva resistència és molt baixa (resistència gairebé nul·la) durant el biaix cap endavant. De la mateixa manera, en l’altra direcció, no permet el flux de corrent, ja que ofereix una resistència molt alta (la resistència infinita actua com a circuit obert) durant el biaix invers.

Gunn Diode

El els díodes es classifiquen en diferents tipus en funció dels seus principis i característiques de treball. Aquests inclouen díodes genèrics, díodes Schotty, díodes Shockley, díodes de corrent constant, Diodo Zener , Díode emissor de llum, fotodiode, díode túnel, Varactor, tub de buit, díode làser, díode PIN, díode Peltier, díode Gunn, etc. En un cas especial, aquest article tracta sobre el funcionament, les característiques i les aplicacions del díode Gunn.

Què és un díode Gunn?

Es considera un díode Gunn com un tipus de díode tot i que no conté cap unió típica de díode PN com els altres díodes, però consta de dos elèctrodes. Aquest díode també s’anomena dispositiu electrònic transferit. Aquest díode és un dispositiu de resistència diferencial negativa, que sovint s’utilitza com a oscil·lador de baixa potència per generar microones . Consisteix només en semiconductors de tipus N en què els electrons són els portadors de càrrega majoritaris. Per generar ones de ràdio curtes com les microones, s’utilitza l’efecte Gunn.

Estructura del díode de Gunn

La regió central que es mostra a la figura és una regió activa, que està degudament dopada amb tipus GaAs de N i capa epitaxial amb un gruix d’entre 8 i 10 micròmetres. La regió activa està intercalada entre les dues regions que tenen els contactes òhmics. Es proporciona un dissipador de calor per evitar el sobreescalfament i la fallada prematura del díode i per mantenir els límits tèrmics.

“perquè els nodes d’una xarxa es comuniquin ”

Per a la construcció d'aquests díodes, només s'utilitza material de tipus N, que es deu a l'efecte d'electrons transferit aplicable només als materials de tipus N i no és aplicable als materials de tipus P. La freqüència es pot variar variant el gruix de la capa activa durant el dopatge.

Efecte Gunn

Va ser inventat per John Battiscombe Gunn els anys seixanta després dels seus experiments amb GaAs (arseniur de gal·li), va observar un soroll en els resultats dels seus experiments i es va deure a la generació d’oscil·lacions elèctriques a freqüències de microones per un camp elèctric constant amb una magnitud superior a el valor llindar. Va ser nomenat Efecte Gunn després que John Battiscombe Gunn l'hagués descobert.

L'efecte Gunn es pot definir com la generació de potència de microones (potència amb freqüències de microones de prop d'alguns GHz) sempre que la tensió aplicada a un dispositiu semiconductor supera el valor crític de tensió o el valor de tensió llindar.

Oscil·lador de díodes Gunn

Els díodes Gunn s’utilitzen per construir oscil·ladors per generar microones amb freqüències que oscil·len entre 10 GHz i THz. És un dispositiu de resistència diferencial negativa, també anomenat transferit oscil·lador de dispositius electrònics - que és un circuit sintonitzat que consisteix en un díode Gunn amb tensió de polarització de CC que se li aplica. I això es denomina biaixar el díode en una regió de resistència negativa.

A causa d’això, la resistència diferencial total del circuit esdevé nul·la ja que la resistència negativa del díode es cancel·la amb la resistència positiva del circuit que resulta en la generació d’oscil·lacions.

“esquema d'alimentació en mode de commutació ”

Gunn Diode’s Working

Aquest díode està format per una sola peça de Semiconductor de tipus N com ara arseniur de gal i InP (fosfur d’indi). GaAs i alguns altres materials semiconductors tenen una banda d’energia extra a la seva estructura de banda electrònica en lloc de tenir només dues bandes d’energia, a saber. banda de valència i banda de conducció com els materials semiconductors normals. Aquests GaAs i alguns altres materials semiconductors consten de tres bandes d'energia, i aquesta tercera banda addicional està buida en l'etapa inicial.

Si s'aplica una tensió a aquest dispositiu, la major part de la tensió aplicada apareix a la regió activa. Els electrons de la banda de conducció que tenen una resistivitat elèctrica insignificant es transfereixen a la tercera banda perquè aquests electrons estan dispersos per la tensió aplicada. La tercera banda de GaAs té una mobilitat inferior a la de la banda de conducció.

A causa d'això, un augment de la tensió directa augmenta la intensitat del camp (per a intensitats de camp on la tensió aplicada és superior al valor de tensió llindar), llavors el nombre d'electrons que arriben a l'estat en què la massa efectiva augmenta disminuint la seva velocitat, i així, el corrent disminuirà.

Per tant, si augmenta la intensitat del camp, la velocitat de deriva disminuirà, això crea una regió de resistència incremental negativa en la relació V-I. Per tant, l’augment de la tensió augmentarà la resistència creant una llesca al càtode i arriba a l’ànode. Però, per mantenir un voltatge constant, es crea una nova llesca al càtode. De la mateixa manera, si la tensió disminueix, la resistència disminuirà extingint qualsevol llesca existent.

Característiques de Gunn Diode

Les característiques de la relació corrent-voltatge d’un díode de Gunn es mostren al gràfic anterior amb la seva regió de resistència negativa. Aquestes característiques són similars a les del díode del túnel.

“què és una cèl·lula fotogràfica ”

Com es mostra al gràfic anterior, inicialment el corrent comença a augmentar en aquest díode, però després d’assolir un determinat nivell de tensió (amb un valor de tensió especificat anomenat valor de tensió llindar), el corrent disminueix abans de tornar a augmentar. La regió on cau el corrent es denomina regió de resistència negativa, i per això oscil·la. En aquesta regió de resistència negativa, aquest díode actua tant com a oscil·lador com com a amplificador, ja que en aquesta regió, el díode està habilitat per amplificar els senyals.

Aplicacions de Gunn Diode

Aplicacions de díodes Gunn

S'utilitza com a oscil·ladors Gunn per generar freqüències que van des de les sortides de 100 mW 5 GHz a 1 W 35 GHz. S’utilitzen aquests oscil·ladors Gunn comunicacions per ràdio , fonts de radars militars i comercials.
S'utilitza com a sensors per detectar intrusos, per evitar el descarrilament dels trens.
S'utilitza com a generadors de microones eficients amb un rang de freqüència de fins a centenars de GHz.
S’utilitza per a detectors de vibracions remots i mesurament de velocitat de rotació tacòmetres .
S’utilitza com a generador de corrent de microones (generador de díodes Gunn impulsat).
S’utilitza en transmissors de microones per generar ones de ràdio de microones a potències molt baixes.
S'utilitza com a components de control ràpid en microelectrònica, com ara per a la modulació de làsers d'injecció de semiconductors.
S’utilitza com a aplicacions d’ones submil·limètriques multiplicant la freqüència de l’oscil·lador Gunn amb la freqüència del díode.
Algunes altres aplicacions inclouen sensors d’obertura de portes, dispositius de control de processos, operació de barreres, protecció perimetral, sistemes de seguretat per a vianants, indicadors lineals de distància, sensors de nivell, mesurament del contingut d’humitat i alarmes d’intrusos.

Esperem que tingueu una idea del díode Gunn, les característiques del díode Gunn, l’efecte Gunn, l’oscil·lador del díode Gunn i el seu funcionament breu amb les aplicacions. Per obtenir més informació sobre els díodes Gunn, envieu les vostres consultes fent un comentari a continuació.

Crèdits fotogràfics: