რა არის IMPATT დიოდი: მშენებლობა და მისი მუშაობა

IMPATT დიოდის კონცეფცია რეალურად გამოიგონა 1954 წელს უილიამ შოკლის მიერ. ამრიგად, მან გააფართოვა ნეგატიური წინააღმდეგობის წარმოქმნის იდეა ისეთი მექანიზმის დახმარებით, როგორიცაა ტრანზიტის დროის შეფერხება. მან შემოგვთავაზა ინექციის ტექნიკა მუხტის მატარებლებისთვის PN შეერთების შიგნით არის მიკერძოებული და გამოაქვეყნა თავისი აზრი Bell Systems-ის ტექნიკურ ჟურნალში 1954 წელს და სახელწოდებით "ნეგატიური წინააღმდეგობა წარმოიქმნება ტრანზიტის დროიდან ნახევარგამტარულ დიოდებში". გარდა ამისა, წინადადება არ იყო. გაგრძელდა 1958 წლამდე, რადგან Bell Laboratories-მა დანერგა მისი P+ NI N+ დიოდური სტრუქტურა და ამის შემდეგ მას ეწოდა წაკითხვის დიოდი. ამის შემდეგ 1958 წელს გამოქვეყნდა ტექნიკური ჟურნალი სახელწოდებით "შემოთავაზებული მაღალი სიხშირის, უარყოფითი წინააღმდეგობის დიოდი". 1965 წელს შეიქმნა პირველი პრაქტიკული დიოდი და დაინახა პირველი რხევები. დიოდი, რომელიც გამოიყენება ამ დემონსტრირებისთვის, აშენდა სილიკონის მეშვეობით P+N სტრუქტურით. მოგვიანებით, წაკითხული დიოდის ოპერაცია დადასტურდა და ამის შემდეგ, 1966 წელს PIN დიოდი აჩვენეს სამუშაოდ. რა არის IMPATT დიოდი? IMPATT დიოდის სრული ფორმაა IMPATT იონიზაციის ზვავის ტრანზიტის დრო. ეს არის უკიდურესად მაღალი სიმძლავრის დიოდი, რომელიც გამოიყენება მიკროტალღოვანი პროგრამებისთვის. ზოგადად, იგი გამოიყენება როგორც გამაძლიერებელი და ოსცილატორი მიკროტალღური სიხშირეებზე. IMPATT დიოდის მოქმედი სიხშირის დიაპაზონი 3 - 100 გჰც -მდეა. საერთოდ, ეს დიოდი წარმოქმნის უარყოფით წინააღმდეგობის მახასიათებლებს და მუშაობს როგორც ოსცილატორი მიკროტალღურ სიხშირეზე სიგნალების წარმოქმნისათვის. ეს ძირითადად განპირობებულია ტრანზიტის დროის ეფექტით და ზემოქმედების იონიზაციის ზვავის ეფექტით. IMPATT დიოდების კლასიფიკაცია შეიძლება გაკეთდეს ორი სახის, კერძოდ ერთჯერადი დრიფტით და ორმაგი დრიფტით. ერთჯერადი დრიფტის მოწყობილობებია P+NN+, P+NIN+, N+PIP+, N+PP+. როდესაც განვიხილავთ P+NN+ მოწყობილობას, P+N შეერთება დაკავშირებულია საპირისპირო მიკერძოებით, მაშინ ის იწვევს ზვავის ავარიას, რომელიც იწვევს რეგიონს. P+ ინექცია NN+ - ში გაჯერების სიჩქარით. მაგრამ NN+ რეგიონიდან შეყვანილი ხვრელები არ იშლება, რასაც ერთ დრიფტის მოწყობილობას უწოდებენ. ორმაგი დრიფტის მოწყობილობების საუკეთესო მაგალითია P+PNN+. ამ ტიპის მოწყობილობაში, როდესაც PN- კვანძი ზვავის დაშლის მახლობლად არის დახშული, მაშინ ელექტრონის დრიფტი შეიძლება გაკეთდეს NN+ რეგიონის გავლით, ხოლო ხვრელები გადადიან PP+ რეგიონში, რომელიც ცნობილია როგორც ორმაგი დრიფტის მოწყობილობები. მახასიათებლები IMPATT დიოდი მოიცავს შემდეგს. ოპერაციული სიხშირე მერყეობს 3 გჰც-დან 100 გჰც-მდე IMPATT დიოდის მუშაობის პრინციპი არის ზვავის გამრავლება. 1dbIMPATT დიოდის მშენებლობა და მუშაობა IMPATT დიოდის კონსტრუქცია ნაჩვენებია ქვემოთ. ეს დიოდი მოიცავს ოთხ რეგიონს, როგორიცაა P+-NI-N+. PIN დიოდისა და IMPATT- ის სტრუქტურა იგივეა, მაგრამ ის მუშაობს უკიდურესად მაღალი ძაბვის გრადიენტზე დაახლოებით 400KV/სმ ზვავის დენის წარმოქმნის მიზნით. ჩვეულებრივ, სხვადასხვა მასალები, როგორიცაა Si, GaAs, InP, ან Ge, ძირითადად გამოიყენება მისი მშენებლობისთვის. IMPATT დიოდის კონსტრუქცია ჩვეულებრივ დიოდთან შედარებით, ეს დიოდი იყენებს გარკვეულწილად განსხვავებულ სტრუქტურას, რადგან; ნორმალური დიოდი დაიშლება ზვავის მდგომარეობაში. რადგან მიმდინარე თაობის უზარმაზარი რაოდენობა იწვევს მასში სითბოს წარმოქმნას. მიკროტალღოვანი სიხშირეზე სტრუქტურაში გადახრა ძირითადად გამოიყენება RF სიგნალების წარმოსაქმნელად. საერთოდ, ეს დიოდი გამოიყენება მიკროტალღურ გენერატორებში. აქ, DC მიწოდება ხდება IMPATT დიოდზე, რათა გამოიმუშაოს გამომუშავება, რომელიც რხევადია ერთხელ, როდესაც შესაბამისი სქემა გამოიყენება მიკროსქემის შიგნით. IMPATT მიკროსქემის გამომუშავება არის თანმიმდევრული და შედარებით მაღალი სხვა მიკროტალღურ დიოდებთან შედარებით. მაგრამ ის ასევე აწარმოებს ფაზის ხმაურის დიდ სპექტრს, რაც იმას ნიშნავს, რომ იგი გამოიყენება უბრალო გადამცემებში უფრო ხშირად ვიდრე ადგილობრივი ოსცილატორები მიმღებებში, სადაც ფაზის ხმაურის მოქმედება უფრო მნიშვნელოვანია. ეს დიოდი მუშაობს საკმაოდ მაღალი ძაბვით 70 ვოლტზე ან ზემოთ. ამ დიოდს შეუძლია შეზღუდოს პროგრამები ფაზის ხმაურის საშუალებით. მიუხედავად ამისა, ეს დიოდები ძირითადად მიმზიდველი ალტერნატივაა მიკროტალღოვანი დიოდებისთვის რამოდენიმე რეგიონისთვის. IMPATT დიოდის წრიული აპლიკაცია ქვემოთ ნაჩვენებია. საერთოდ, ამ ტიპის დიოდი ძირითადად გამოიყენება 3 გჰც სიხშირეზე მაღლა. შეინიშნება, რომ როდესაც დარეგულირებულ წრეს მიეცემა ძაბვა დაშლის ძაბვის რეგიონში IMPATT-ის მიმართ, მაშინ მოხდება რხევა. სხვა დიოდებთან შედარებით, ეს დიოდი იყენებს უარყოფით წინააღმდეგობას და ამ დიოდს შეუძლია წარმოქმნას მაღალი დიაპაზონი. სიმძლავრე, როგორც წესი, ათი ვატი ან მეტია მოწყობილობაზე დაყრდნობით. ამ დიოდის მოქმედება შეიძლება გაკეთდეს მიწოდებიდან მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორის გამოყენებით. ამის მნიშვნელობა ზღუდავს დენის ნაკადს საჭირო მნიშვნელობამდე. დენი მიეწოდება მთელ RF ჩახშობას, რომ გამოყოს DC RF სიგნალისგან. IMPATT დიოდური წრე IMPATT მიკროტალღური დიოდი განლაგებულია მოწესრიგებული მიკროსქემის მიღმა, მაგრამ ჩვეულებრივ ეს დიოდი შეიძლება განლაგდეს ტალღის გამტარის ღრუში, რომელიც იძლევა აუცილებელ რეგულირებულ წრეს. როდესაც ძაბვის მიწოდება მიეწოდება მაშინ წრე შეიცვლება.IMPATT დიოდის მთავარი ნაკლი არის მისი მუშაობა, რადგან ის წარმოქმნის ფაზურ ხმაურს მაღალი დიაპაზონის ზვავის ავარიის მექანიზმის გამო. ეს მოწყობილობები იყენებენ გალიუმის არსენიდის (GaAs) ტექნოლოგიას, რომელიც ბევრად უკეთესია სილიკონთან შედარებით. ეს გამოწვეულია დამუხტვის მატარებლებისთვის უფრო სწრაფი იონიზაციის კოეფიციენტებით. სხვაობა IMPATT და Trapatt Diode– ს შორის განსხვავება IMPATT– სა და Trapatt დიოდს შორის სხვადასხვა სპეციფიკაციებზე დაყრდნობით. ქვემოთ განხილული იქნება მახასიათებლები. % იმპულსურ რეჟიმში და 0.5% CW პულსირებულ რეჟიმში არის 100 - 1% გამომავალი სიმძლავრე 10 ვატი (CW) 1 ვატი 10 ვატზე მეტი ხმაურის ფიგურა 60 დბ 3 დბ ძირითადი ნახევარგამტარები Si, InP, Ge, GaAsSiConstructionN+ PIP+ საპირისპირო მიკერძოება PN Junction++ PN+ უკანა PN JunctionHarmonics დაბალი ძლიერი გამძლეობა დიახ ზომაTinyTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillatorIMPATT დიოდის მახასიათებლები IMPATT დიოდის მახასიათებლები მოიცავს შემდეგს.იგი მუშაობს საპირისპირო მიკერძოებულ პირობებში. მასალები, რომლებიც გამოიყენება ამ დიოდების წარმოებისთვის არის სანდო და კომპაქტური ეფექტები. ზვავი როგორც კარგი l როგორც ტრანზიტის დრო. Gunn-ის დიოდებთან შედარებით, ისინი უზრუნველყოფენ მაღალი ო/პ სიმძლავრეს და ხმაურსაც, ამიტომ გამოიყენება ადგილობრივი ოსცილატორების მიმღებებში. ფაზური სხვაობა დენსა და ძაბვას შორის არის 20 გრადუსი. აქ ფაზის შეფერხება 90 გრადუსით ძირითადად გამოწვეულია ზვავის ეფექტით, ხოლო დარჩენილი კუთხე არის ტრანზიტის დროის გამო. ისინი ძირითადად გამოიყენება იქ, სადაც საჭიროა მაღალი გამომავალი სიმძლავრე, როგორიცაა ოსცილატორები და გამაძლიერებლები. -ტალღის სიხშირე. ნაკლებ სიხშირეზე, გამომავალი სიმძლავრე უკუპროპორციულია სიხშირეებთან, ხოლო მაღალ სიხშირეებზე, უკუპროპორციულია სიხშირის კვადრატთან. უპირატესობები IMPATT დიოდის უპირატესობები მოიცავს შემდეგს. ის იძლევა მუშაობის მაღალ დიაპაზონს. მისი ზომა არის პატარა. ეს არის ეკონომიური. მაღალ ტემპერატურაზე, ის იძლევა საიმედო მუშაობას სხვა დიოდებთან შედარებით, იგი შეიცავს მაღალი სიმძლავრის შესაძლებლობებს. როდესაც ის გამოიყენება როგორც გამაძლიერებელი, ის მუშაობს ვიწრო ბენდის მოწყობილობის მსგავსად. ეს დიოდები გამოიყენება შესანიშნავი მიკროტალღური გენერატორები. მიკროტალღური გადამცემი სისტემისთვის, ამ დიოდს შეუძლია გადამზიდავი სიგნალის გენერირება. უარყოფითი მხარეები IMPATT დიოდის უარყოფითი მხარეები მოიცავს შემდეგ. ეს იძლევა ნაკლებ რეგულირების დიაპაზონს. იგი იძლევა მაღალ მგრძნობელობას სხვადასხვა საოპერაციო პირობების მიმართ. ზვავის ზონაში ელექტრონულ-ხვრელი წყვილების წარმოქმნის სიჩქარემ შეიძლება გამოიწვიოს მაღალი ხმაურის გამომუშავება. საოპერაციო პირობებისთვის ეს არის საპასუხო. თუ სათანადო ზრუნვა არ არის მიღებული, მაშინ შეიძლება დაზიანდეს უზარმაზარი ელექტრონული რეაქტიულობის გამო. TRAPATT-თან შედარებით, ის უზრუნველყოფს ნაკლებ ეფექტურობას. IMPATT დიოდის ტუნინგის დიაპაზონი არ არის კარგი, როგორც Gunn-ის დიოდი. ის წარმოქმნის ყალბ ხმაურს უფრო მაღალ დიაპაზონში Gunn & klystron დიოდებთან შედარებით. IMPATT დიოდის პროგრამები მოიცავს შემდეგს. ამ ტიპის დიოდები გამოიყენება მიკროტალღური ოსცილატორების მსგავსად მოდულირებული გამომავალი ოსცილატორებისა და მიკროტალღური გენერატორების შიგნით. ისინი გამოიყენება უწყვეტი ტალღის რადარებში, ელექტრონულ კონტრზომებსა და მიკროტალღურ ბმულებში. ესენი გამოიყენება უარყოფითი წინააღმდეგობის გაძლიერებისათვის .ეს დიოდები გამოიყენება პარამეტრულ გამაძლიერებლებში, მიკროტალღურ ოსცილატორებში, მიკროტალღურ გენერატორებში. ასევე გამოიყენება სატელეკომუნიკაციო გადამცემებში, შეჭრის სიგნალიზაციის სისტემებში და მიმღებებში. მოდულირებული გამომავალი ოსცილატორი CW დოპლერის სარადარო გადამცემი მიკროტალღური გენერატორი FM ტელეკომუნიკაციის გადამცემები მიმღები LO ინტრუზიის სიგნალიზაციის ქსელი პარამეტრული გამაძლიერებელი ეს ნახევარგამტარული მოწყობილობები გამოიყენება მაღალი სიმძლავრის მიკროტალღური სიგნალების შესაქმნელად 3 GHz– დან 100 GHz– მდე სიხშირეზე. ეს დიოდები გამოიყენება ნაკლები სიმძლავრის სიგნალიზაციისა და სარადარო სისტემებისთვის.

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია