다이오드는 2 단자 반도체 전자 부품 비선형 전류-전압 특성을 나타냅니다. 순방향 바이어스 동안 저항이 매우 낮은 (거의 제로 저항) 한 방향으로 전류를 허용합니다. 마찬가지로 반대 방향에서는 역방향 바이어스 중에 매우 높은 저항 (무한 저항이 개방 회로 역할을 함)을 제공하므로 전류 흐름을 허용하지 않습니다.
건 다이오드
그만큼 다이오드는 다른 유형으로 분류됩니다 그들의 작동 원리와 특성에 따라. 여기에는 Generic 다이오드, Schotty 다이오드, Shockley 다이오드, 정전류 다이오드, 제너 다이오드 , 발광 다이오드, 포토 다이오드, 터널 다이오드, 버 랙터, 진공관, 레이저 다이오드, PIN 다이오드, 펠티에 다이오드, 건 다이오드 등. 특별한 경우에이 기사에서는 Gunn 다이오드의 작동, 특성 및 애플리케이션에 대해 설명합니다.
Gunn Diode는 무엇입니까?
Gunn Diode는 다른 다이오드와 같이 일반적인 PN 다이오드 접합을 포함하지 않더라도 다이오드의 한 유형으로 간주되지만 두 개의 전극으로 구성됩니다. 이 다이오드는 전송 전자 장치라고도합니다. 이 다이오드는 음의 차동 저항 장치로, 저전력 발진기로 자주 사용됩니다. 마이크로파 . 전자가 대부분의 전하 캐리어 인 N 형 반도체로만 구성됩니다. 마이크로파와 같은 짧은 전파를 생성하기 위해 건 효과를 활용합니다.
건 다이오드 구조
그림에 표시된 중앙 영역은 약 8 ~ 10 마이크로 미터 두께의 N 형 GaAs와 에피 택셜 레이어가 적절히 도핑 된 활성 영역입니다. 활성 영역은 옴 접점이있는 두 영역 사이에 끼어 있습니다. 다이오드의 과열 및 조기 고장을 방지하고 열 제한을 유지하기 위해 방열판이 제공됩니다.
이러한 다이오드의 구성에는 N 형 재료 만 사용되는데, 이는 N 형 재료에만 적용되는 전달 전자 효과 때문이며 P 형 재료에는 적용되지 않습니다. 주파수는 도핑하는 동안 활성층의 두께를 변경하여 변경할 수 있습니다.
건 효과
이것은 GaAs (Gallium Arsenide)에 대한 실험 후 1960 년대 John Battiscombe Gunn에 의해 발명되었으며, 실험 결과에서 잡음을 관찰했으며, 이는 다음보다 큰 크기의 일정한 전기장에 의해 마이크로파 주파수에서 전기 진동이 발생했기 때문입니다. 임계 값. 이것이 John Battiscombe Gunn에 의해 발견 된 후 Gunn Effect로 명명되었습니다.
건 효과는 반도체 장치에 적용된 전압이 임계 전압 값 또는 임계 전압 값을 초과 할 때마다 마이크로파 전력 (약 수 GHz의 마이크로파 주파수를 갖는 전력)의 생성으로 정의 할 수 있습니다.
건 다이오드 발진기
건 다이오드 발진기
Gunn 다이오드는 10GHz ~ THz 범위의 주파수로 마이크로파를 생성하기위한 발진기를 만드는 데 사용됩니다. 네거티브 차동 저항 장치로 전송이라고도합니다. 전자 소자 발진기 – DC 바이어스 전압이 적용된 Gunn 다이오드로 구성된 동조 회로입니다. 그리고 이것은 다이오드를 음의 저항 영역으로 바이어 싱하는 것으로 불립니다.
이로 인해 다이오드의 음의 저항이 회로의 양의 저항과 함께 상쇄되어 발진이 발생함에 따라 회로의 총 차동 저항은 0이됩니다.
Gunn Diode의 작동
이 다이오드는 N 형 반도체 Gallium Arsenide 및 InP (Indium Phosphide)와 같은. GaAs 및 일부 다른 반도체 재료는 두 개의 에너지 대역, 즉 두 개의 에너지 대역을 갖는 대신 전자 대역 구조에 하나의 추가 에너지 대역을 가지고 있습니다. 일반 반도체 재료와 같은 가전 자대 및 전도대. 이러한 GaA 및 일부 다른 반도체 재료는 3 개의 에너지 밴드로 구성되며이 추가 세 번째 밴드는 초기 단계에서 비어 있습니다.
이 장치에 전압이 적용되면 적용된 전압의 대부분이 활성 영역에 나타납니다. 전기 저항이 무시할 수있는 전도대의 전자는인가 된 전압에 의해 산란되기 때문에 세 번째 대역으로 전달됩니다. GaAs의 세 번째 대역은 전도 대역보다 낮은 이동성을 가지고 있습니다.
이 때문에 순방향 전압이 증가하면 전계 강도가 증가하고 (인가 된 전압이 임계 전압 값보다 큰 전계 강도의 경우), 속도를 감소시켜 유효 질량이 증가하는 상태에 도달하는 전자의 수가 증가합니다. 따라서 전류가 감소합니다.
따라서 전계 강도가 증가하면 드리프트 속도가 감소하여 V-I 관계에서 음의 증분 저항 영역이 생성됩니다. 따라서 전압의 증가는 음극에서 슬라이스를 만들어 양극에 도달하여 저항을 증가시킵니다. 그러나 일정한 전압을 유지하기 위해 음극에서 새로운 슬라이스가 생성됩니다. 마찬가지로 전압이 감소하면 기존 슬라이스를 꺼서 저항이 감소합니다.
Gunn Diode의 특성
Gunn Diode 특성
Gunn 다이오드의 전류-전압 관계 특성은 음의 저항 영역과 함께 위의 그래프에 나와 있습니다. 이러한 특성은 터널 다이오드의 특성과 유사합니다.
위의 그래프에서 볼 수 있듯이 처음에는이 다이오드에서 전류가 증가하기 시작하지만 특정 전압 레벨 (임계 전압 값이라고하는 지정된 전압 값)에 도달하면 전류가 감소한 후 다시 증가합니다. 전류가 떨어지는 영역을 네거티브 저항 영역이라고하며 이로 인해 진동합니다. 이 네거티브 저항 영역에서이 다이오드는 발진기와 증폭기 역할을합니다.이 영역에서 다이오드는 신호를 증폭 할 수 있습니다.
Gunn Diode의 애플리케이션
Gunn 다이오드 애플리케이션
- 100mW 5GHz에서 1W 35GHz 출력 범위의 주파수를 생성하기 위해 Gunn 발진기로 사용됩니다. 이 Gunn 발진기는 무선 통신 , 군사 및 상업용 레이더 소스.
- 열차 탈선을 방지하기 위해 침입자를 감지하는 센서로 사용됩니다.
- 최대 수백 GHz의 주파수 범위를 가진 효율적인 마이크로파 발생기로 사용됩니다.
- 원격 진동 감지기 및 회전 속도 측정에 사용 회전 속도계 .
- 마이크로파 전류 발생기 (Pulsed Gunn 다이오드 발생기)로 사용됩니다.
- 마이크로파 송신기에서 매우 낮은 전력으로 마이크로파 전파를 생성하는 데 사용됩니다.
- 반도체 주입 레이저의 변조와 같은 마이크로 일렉트로닉스의 빠른 제어 부품으로 사용됩니다.
- Gunn 발진기 주파수와 다이오드 주파수를 곱하여 밀리미터 미만의 파동 애플리케이션으로 사용됩니다.
- 다른 응용 분야로는 도어 개방 센서, 공정 제어 장치, 장벽 작동, 경계 보호, 보행자 안전 시스템, 선형 거리 표시기, 레벨 센서, 수분 함량 측정 및 침입자 경보가 있습니다.
Gunn 다이오드, Gunn 다이오드의 특성, Gunn Effect, Gunn 다이오드 발진기 및 애플리케이션 작업에 대한 간략한 정보를 얻었기를 바랍니다. Gunn 다이오드에 대한 자세한 내용은 아래에 댓글을 달아 질문을 게시하십시오.
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