Un diodo è un semiconduttore a due terminali componente elettronico che presenta caratteristiche di corrente-tensione non lineari. Consente la corrente in una direzione in cui la sua resistenza è molto bassa (quasi zero resistenza) durante la polarizzazione diretta. Allo stesso modo, nell'altra direzione, non consente il flusso di corrente, poiché offre una resistenza molto elevata (la resistenza infinita agisce come circuito aperto) durante la polarizzazione inversa.

Diodo Gunn

Il i diodi sono classificati in diversi tipi in base ai loro principi di funzionamento e caratteristiche. Questi includono diodo generico, diodo Schotty, diodo Shockley, diodo a corrente costante, Diodo Zener , Diodo ad emissione di luce, Fotodiodo, Diodo tunnel, Varactor, Tubo a vuoto, Diodo laser, Diodo PIN, Diodo Peltier, Diodo Gunn e così via. In un caso speciale, questo articolo discute del funzionamento, delle caratteristiche e delle applicazioni del diodo Gunn.

Cos'è un diodo Gunn?

Un diodo Gunn è considerato un tipo di diodo anche se non contiene alcuna giunzione tipica del diodo PN come gli altri diodi, ma è costituito da due elettrodi. Questo diodo è anche chiamato dispositivo elettronico trasferito. Questo diodo è un dispositivo a resistenza differenziale negativa, che viene spesso utilizzato come oscillatore a bassa potenza per generare microonde . Consiste solo di un semiconduttore di tipo N in cui gli elettroni sono i portatori di carica maggioritari. Per generare brevi onde radio come le microonde, utilizza l'effetto Gunn.

Struttura del diodo Gunn

La regione centrale mostrata nella figura è una regione attiva, che è GaAs di tipo N opportunamente drogata e uno strato epitassiale con uno spessore di circa 8-10 micrometri. La regione attiva è inserita tra le due regioni aventi i contatti ohmici. Viene fornito un dissipatore di calore per evitare il surriscaldamento e il guasto prematuro del diodo e per mantenere i limiti termici.

“da una fase a tre fasi ”

Per la costruzione di questi diodi, viene utilizzato solo materiale di tipo N, che è dovuto all'effetto dell'elettrone trasferito applicabile solo ai materiali di tipo N e non è applicabile ai materiali di tipo P. La frequenza può essere variata variando lo spessore dello strato attivo durante il drogaggio.

Effetto Gunn

Fu inventato da John Battiscombe Gunn negli anni '60 dopo i suoi esperimenti su GaAs (gallio arseniuro), osservò un rumore nei risultati dei suoi esperimenti e lo dovette alla generazione di oscillazioni elettriche alle frequenze delle microonde da parte di un campo elettrico stabile con una grandezza maggiore di il valore di soglia. È stato chiamato Effetto Gunn dopo che questo era stato scoperto da John Battiscombe Gunn.

L'effetto Gunn può essere definito come la generazione di potenza a microonde (potenza con frequenze di microonde intorno a pochi GHz) ogni volta che la tensione applicata a un dispositivo a semiconduttore supera il valore di tensione critica o il valore di tensione di soglia.

Oscillatore a diodi Gunn

I diodi Gunn vengono utilizzati per costruire oscillatori per la generazione di microonde con frequenze che vanno da 10 GHz a THz. È un dispositivo a resistenza differenziale negativa, chiamato anche come trasferito oscillatore del dispositivo elettronico - che è un circuito sintonizzato costituito da un diodo Gunn con tensione di polarizzazione CC applicata ad esso. E questo è definito come polarizzazione del diodo in una regione di resistenza negativa.

A causa di ciò, la resistenza differenziale totale del circuito diventa zero poiché la resistenza negativa del diodo si annulla con la resistenza positiva del circuito con conseguente generazione di oscillazioni.

“schema elettrico della lampadina a led ”

Gunn Diode sta lavorando

Questo diodo è costituito da un unico pezzo di Semiconduttore di tipo N. come l'arseniuro di gallio e InP (fosfuro di indio). GaAs e alcuni altri materiali semiconduttori hanno una banda extra-energetica nella loro struttura a bande elettroniche invece di avere solo due bande di energia, vale a dire. banda di valenza e banda di conduzione come i normali materiali semiconduttori. Questi GaA e alcuni altri materiali semiconduttori sono costituiti da tre bande di energia e questa terza banda aggiuntiva è vuota nella fase iniziale.

Se viene applicata una tensione a questo dispositivo, la maggior parte della tensione applicata appare attraverso la regione attiva. Gli elettroni dalla banda di conduzione che hanno resistività elettrica trascurabile vengono trasferiti nella terza banda perché questi elettroni sono dispersi dalla tensione applicata. La terza banda di GaAs ha una mobilità inferiore a quella della banda di conduzione.

Per questo motivo, un aumento della tensione diretta aumenta l'intensità di campo (per intensità di campo in cui la tensione applicata è maggiore del valore di tensione di soglia), quindi il numero di elettroni che raggiungono lo stato in cui la massa effettiva aumenta diminuendo la loro velocità, e quindi, la corrente diminuirà.

Pertanto, se l'intensità del campo viene aumentata, la velocità di deriva diminuirà, creando una regione di resistenza incrementale negativa nella relazione V-I. Pertanto, l'aumento della tensione aumenterà la resistenza creando una fetta al catodo e raggiungerà l'anodo. Ma, per mantenere una tensione costante, viene creata una nuova fetta al catodo. Allo stesso modo, se la tensione diminuisce, la resistenza diminuirà estinguendo qualsiasi fetta esistente.

Caratteristiche di Gunn Diode

Caratteristiche del diodo Gunn

“come bypassare un condensatore ”

Le caratteristiche della relazione corrente-tensione di un diodo Gunn sono mostrate nel grafico sopra con la sua regione di resistenza negativa. Queste caratteristiche sono simili alle caratteristiche del diodo tunnel.

Come mostrato nel grafico sopra, inizialmente la corrente inizia ad aumentare in questo diodo, ma dopo aver raggiunto un certo livello di tensione (a un valore di tensione specificato chiamato valore di tensione di soglia), la corrente diminuisce prima di aumentare di nuovo. La regione in cui la corrente cade è definita regione di resistenza negativa e per questo oscilla. In questa regione di resistenza negativa, questo diodo funge sia da oscillatore che da amplificatore, poiché in questa regione il diodo è abilitato ad amplificare i segnali.

Applicazioni di Gunn Diode

Applicazioni del diodo Gunn

Utilizzati come oscillatori Gunn per generare frequenze che vanno da 100 mW a 5 GHz a 1 W a 35 GHz. Questi oscillatori Gunn sono utilizzati per comunicazioni radio , sorgenti radar militari e commerciali.
Utilizzato come sensori per rilevare trasgressori, per evitare il deragliamento dei treni.
Utilizzato come generatori di microonde efficienti con una gamma di frequenze fino a centinaia di GHz.
Utilizzato per rilevatori di vibrazioni remoti e misurazione della velocità di rotazione tachimetri .
Utilizzato come generatore di corrente a microonde (generatore di diodi Pulsed Gunn).
Utilizzato nei trasmettitori a microonde per generare onde radio a microonde a potenze molto basse.
Utilizzato come componenti di controllo rapido nella microelettronica come per la modulazione dei laser a iniezione di semiconduttori.
Utilizzato come applicazioni con onde sub-millimetriche moltiplicando la frequenza dell'oscillatore Gunn con la frequenza del diodo.
Alcune altre applicazioni includono sensori di apertura della porta, dispositivi di controllo del processo, funzionamento della barriera, protezione perimetrale, sistemi di sicurezza per i pedoni, indicatori di distanza lineare, sensori di livello, misurazione del contenuto di umidità e allarmi anti-intrusione.

Ci auguriamo che tu abbia un'idea del diodo Gunn, delle caratteristiche del diodo Gunn, dell'effetto Gunn, dell'oscillatore del diodo Gunn e del suo funzionamento con le applicazioni in breve. Per ulteriori informazioni sui diodi Gunn, invia le tue domande commentando di seguito.

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