O que é o diodo IMPATT: construção e seu funcionamento

O conceito de diodo IMPATT foi inventado no ano de 1954 por William Shockley. Assim, ele expandiu a ideia de produzir uma resistência negativa com a ajuda de um mecanismo como o retardo do tempo de trânsito. Ele propôs que a técnica de injeção para portadores de carga dentro de uma junção PN tendenciosa e publicou seu pensamento no Technical Journal of Bell Systems em 1954 e intitulado com o nome 'Negative Resistance Occurring from Transit Time within Semiconductor Diodes. estendido até 1958 quando Bell Laboratories implementou sua estrutura de diodo P + NI N + e depois disso, é chamado de diodo de leitura. Depois disso, no ano de 1958, um periódico técnico foi publicado com o título de "um diodo de resistência negativa de alta frequência proposto". No ano de 1965, foi feito o primeiro diodo prático e observadas as primeiras oscilações. O diodo que é usado para esta demonstração foi construído em silício com uma estrutura P + N. Mais tarde, a operação do diodo de leitura foi verificada e depois disso, um diodo PIN foi demonstrado no ano de 1966 para funcionar. O que é o diodo IMPATT? A forma completa do diodo IMPATT é o tempo de trânsito da avalanche de ionização IMPATT. Este é um diodo de potência extremamente alta usado em aplicações de micro-ondas. Geralmente, é usado como um amplificador e oscilador em frequências de micro-ondas. A faixa de freqüência de operação do diodo IMPATT varia de 3 a 100 GHz. Geralmente, este diodo gera características de resistência negativas, então funciona como um oscilador nas freqüências de micro-ondas para gerar sinais. Isso se deve principalmente ao efeito do tempo de trânsito e ao efeito da avalanche de ionização de impacto. A classificação dos diodos IMPATT pode ser feita por dois tipos, ou seja, single drift e double drift. Dispositivos de deriva única são P + NN +, P + NIN +, N + PIP +, N + PP +. Quando consideramos o dispositivo P + NN +, a junção P + N é conectada em polarização reversa, então causa uma avalanche que causa a região de P + para injetar em NN + com uma velocidade de saturação. Mas os furos injetados da região de NN + não derivam, o que é chamado de dispositivos de deriva única. O melhor exemplo de dispositivos de desvio duplo é P + PNN +. Neste tipo de dispositivo, sempre que a junção PN é polarizada perto de uma avalanche de quebra, então a deriva de elétrons pode ser feita através da região NN + enquanto os buracos derivam através da região PP +, que é conhecida como dispositivos de dupla deriva. Características As principais características do o diodo IMPATT inclui o seguinte. A freqüência de operação varia de 3GHz a 100GHT o princípio de funcionamento do diodo IMPATT é a multiplicação de avalanche. A potência de saída é de 1w CW e acima de 400 watts pulsados. A eficiência é de 3% CW e 60% pulsada abaixo de 1 GHz; Construção e funcionamento do diodo IMPATT de 30 dB A construção do diodo IMPATT é mostrada abaixo. Este diodo inclui quatro regiões como P + -NI-N +. A estrutura do diodo PIN e do IMPATT é a mesma, mas funciona em um gradiente de voltagem extremamente alto de aproximadamente 400KV / cm para gerar uma corrente de avalanche. Normalmente, materiais diferentes como Si, GaAs, InP ou Ge são usados ​​principalmente para sua construção. Construção do diodo IMPATT Em comparação com um diodo normal, este diodo usa uma estrutura um pouco diferente porque; um diodo normal irá quebrar em uma condição de avalanche. Como a enorme quantidade de geração atual provoca a geração de calor dentro dela. Portanto, em frequências de micro-ondas, o desvio na estrutura é usado principalmente para gerar sinais de RF. Geralmente, este diodo é usado em geradores de microondas. Aqui, uma alimentação CC é fornecida ao diodo IMPATT para gerar uma saída que oscila assim que um circuito sintonizado apropriado é usado dentro do circuito. A saída do circuito IMPATT é consistente e comparativamente alta em comparação com outros diodos de micro-ondas. Mas também produz uma alta faixa de ruído de fase, o que significa que é utilizado em transmissores simples mais comumente do que osciladores locais dentro de receptores onde o desempenho do ruído de fase é normalmente mais significativo. Este diodo funciona com uma tensão razoavelmente alta, como 70 volts ou mais. Este diodo pode limitar as aplicações por meio de ruído de fase. No entanto, esses diodos são principalmente alternativas atraentes para diodos de microondas para várias regiões. A aplicação do circuito de diodo IMPATT do diodo IMPATT é mostrada abaixo. Geralmente, este tipo de diodo é usado principalmente em frequências acima de 3 GHz. Percebe-se que sempre que um circuito sintonizado é fornecido com uma tensão na região da tensão de ruptura em direção ao IMPATT ocorre oscilação. Em comparação com outros diodos, este diodo usa resistência negativa e este diodo é capaz de gerar uma faixa elevada de energia normalmente dez watts ou mais com base no dispositivo. A operação deste diodo pode ser feita a partir de uma fonte usando um resistor limitador de corrente. O valor deste restringe o fluxo de corrente ao valor necessário. A corrente é fornecida por meio de uma bobina de RF para separar a CC do sinal de RF. Circuito de diodo IMPATTO diodo de microondas IMPATT está disposto além do circuito sintonizado, mas normalmente esse diodo pode ser disposto dentro de uma cavidade de guia de ondas que fornece o circuito sintonizado necessário. Quando a tensão de alimentação é fornecida, o circuito oscila. A principal desvantagem do diodo IMPATT é sua operação, pois ele gera uma alta faixa de ruído de fase devido ao mecanismo de avalanche. Esses dispositivos usam a tecnologia de arsenieto de gálio (GaAs), que é muito melhor em comparação com o silício. Isso resulta dos coeficientes de ionização muito mais rápidos para portadores de carga. Diferença entre IMPATT e Diodo TrapattA principal diferença entre IMPATT e diodo Trapatt com base em diferentes especificações é discutida abaixo. % no modo pulsado e 0.5% no modo CWPulsado é 100 - 1% Potência de saída 10Watt (CW) 1Watt (Pulsado) Acima de 10 WattNoise Figura60 dB3 dBSemicondutores básicosSi, InP, Ge, GaAsSiConstruçãoN + PIP + polarização reversa PN Junção reversa P + NN ++ ou N + P P PN JunctionHarmonicsBaixaForteRuggednessSimSimSizeTinyTinyApplicationOscillator, AmplifierOscillator Características do diodo IMPATTAs características do diodo IMPATT incluem o seguinte. Ele opera em condição de polarização reversa. Os materiais usados ​​para fabricar esses diodos são InP, Si e GaA. avalanche também l como tempo de trânsito. Em comparação com os diodos Gunn, eles fornecem alta potência o / p e também ruído, sendo usados ​​em receptores para osciladores locais. A diferença de fase entre a corrente e a tensão é de 20 graus. Aqui, o atraso de fase com 90 graus é principalmente devido ao efeito de avalanche, enquanto o ângulo restante é devido ao tempo de trânsito. Eles são usados ​​principalmente onde a alta potência de saída é necessária, como osciladores e amplificadores. A potência de saída fornecida por este diodo está na faixa de milímetros - frequência de onda. Com menos frequências, a potência de saída é inversamente proporcional às frequências, ao passo que, em frequências altas, é inversamente proporcional ao quadrado da frequência. VantagensAs vantagens do díodo IMPATT incluem o seguinte. Proporciona uma elevada gama de funcionamento. Seu tamanho é pequeno. São econômicos. Em alta temperatura, oferece operação confiável. Em comparação com outros diodos, inclui recursos de alta potência. Sempre que é usado como um amplificador, funciona como um dispositivo de banda estreita. Esses diodos são usados ​​como excelentes geradores de microondas. Para o sistema de transmissão de microondas, este diodo pode gerar um sinal de portadora. Desvantagens As desvantagens do diodo IMPATT incluem o seguinte. Dá uma faixa de sintonia menor. Dá alta sensibilidade a várias condições de operação. Na região de avalanche, a taxa de geração de par elétron-buraco pode causar uma alta geração de ruído. Para condições operacionais, é responsivo. não for tomado, pode ficar danificado devido à enorme reatância eletrônica. Em comparação com o TRAPATT, ele oferece menos eficiência. A faixa de sintonia do diodo IMPATT não é boa como o diodo Gunn. .Aplicações As aplicações do diodo IMPATT incluem o seguinte. Esses tipos de diodos são usados ​​como osciladores de micro-ondas dentro de osciladores de saída modulados e geradores de micro-ondas. Eles são usados ​​em radares de onda contínua, contramedidas eletrônicas e links de micro-ondas. .Estes diodos são usados ​​em amplificadores paramétricos, osciladores de microondas, geradores de microondas. E também usado em transmissores de telecomunicações, sistemas de alarme de intrusão e receptores. Oscilador de saída modulada Transmissor por radar Doppler CWMicrowave GeneratorTransmitters of FM TelecommunicationReceiver LOIntrusion Alarm NetworkAmplificador paramétricoAssim, trata-se de uma visão geral do diodo IMPATT, construção, funcionamento, diferenças e suas aplicações. Esses dispositivos semicondutores são usados ​​para gerar sinais de micro-ondas de alta potência em uma faixa de frequências de 3 GHz a 100 GHz. Esses diodos são aplicáveis ​​a menos alarmes de energia e sistemas de radar.

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