تم اختراع مفهوم الصمام الثنائي IMPATT في الواقع في عام 1954 بواسطة William Shockley. لذلك ، قام بتوسيع فكرة إنتاج مقاومة سلبية بمساعدة آلية مثل تأخير وقت العبور. اقترح تقنية الحقن لحاملات الشحن داخل تقاطع PN متحيزة للأمام ونشر فكره في المجلة الفنية لأنظمة بيل في عام 1954 بعنوان `` المقاومة السلبية التي تحدث من وقت العبور داخل ثنائيات أشباه الموصلات. امتدت حتى عام 1958 حيث نفذت مختبرات بيل هيكل الصمام الثنائي P + NI N + وبعد ذلك ، أطلق عليه اسم Read diode. بعد ذلك في عام 1958 ، تم نشر مجلة فنية بعنوان "مقترح عالي التردد ، الصمام الثنائي المقاوم للمقاومة". في عام 1965 ، تم صنع أول ديود عملي ولاحظ التذبذبات الأولى. تم إنشاء الصمام الثنائي المستخدم في هذا العرض التوضيحي من خلال السيليكون بهيكل P + N. في وقت لاحق ، تم التحقق من عملية قراءة الصمام الثنائي وبعد ذلك ، تم عرض الصمام الثنائي PIN في عام 1966 للعمل. ما هو الصمام الثنائي IMPATT الشكل الكامل للديود IMPATT هو تأين IMPatt Avalanche Transit-Time. هذا الصمام الثنائي عالي الطاقة يستخدم في تطبيقات الميكروويف. بشكل عام ، يتم استخدامه كمضخم ومذبذب عند ترددات الميكروويف. يتراوح نطاق تردد التشغيل للديود IMPATT من 3 إلى 100 جيجاهرتز. بشكل عام ، يولد هذا الصمام الثنائي خصائص مقاومة سلبية لذلك يعمل كمذبذب عند ترددات الميكروويف لتوليد الإشارات. ويرجع ذلك أساسًا إلى تأثير وقت العبور وتأثير الانهيار الجليدي للتأين. يمكن تصنيف الثنائيات IMPATT بواسطة نوعين هما الانجراف الفردي والانجراف المزدوج. أجهزة الانجراف الأحادية هي P + NN + ، P + NIN + ، N + PIP + ، N + PP +. عندما نفكر في جهاز P + NN + ، يتم توصيل الوصلة P + N في انحياز عكسي ، ثم يتسبب في انهيار جليدي يسبب منطقة P + للحقن في NN + بسرعة تشبع. لكن الثقوب المحقونة من منطقة NN + لا تنجرف وهو ما يسمى بأجهزة الانجراف الأحادية. أفضل مثال على أجهزة الانجراف المزدوج هو P + PNN +. في هذا النوع من الأجهزة ، كلما كان تقاطع PN متحيزًا بالقرب من انهيار الانهيار الجليدي ، يمكن عندئذٍ انجراف الإلكترون من خلال منطقة NN + بينما تنجرف الثقوب عبر منطقة PP + والتي تُعرف بأجهزة الانجراف المزدوج. يشتمل الصمام الثنائي IMPATT على ما يلي: يتراوح تردد التشغيل من 3 جيجا هرتز إلى 100 جيجا هرتز مبدأ عمل الصمام الثنائي IMPATT هو مضاعفة الانهيار الجليدي طاقة الخرج هي 1 واط CW وما فوق 400 واط نبضي الكفاءة 3٪ CW و 60٪ نبضي أقل من 1 جيجا هرتز أكثر قوة مقارنة بالصمام الثنائي GUNN رقم الضوضاء هو 30dbIMPATT ديود البناء والعمل يظهر أدناه بناء الصمام الثنائي IMPATT. يتضمن هذا الصمام الثنائي أربع مناطق مثل P + -NI-N +. هيكل كل من الصمام الثنائي PIN و IMPATT هو نفسه ، لكنه يعمل على تدرج جهد عالي للغاية يبلغ حوالي 400 كيلو فولت / سم لتوليد تيار جليدي. عادةً ما يتم استخدام مواد مختلفة مثل Si أو GaAs أو InP أو Ge بشكل أساسي في بنائها.

بناء الصمام الثنائي IMPATT بالمقارنة مع الصمام الثنائي العادي ، يستخدم هذا الصمام الثنائي بنية مختلفة إلى حد ما لأن ؛ سوف ينهار الصمام الثنائي العادي في حالة الانهيار الجليدي. حيث أن الكم الهائل من الجيل الحالي يتسبب في توليد الحرارة داخله. لذلك في ترددات الميكروويف ، يتم استخدام الانحراف في الهيكل بشكل أساسي لتوليد إشارات التردد اللاسلكي. بشكل عام ، يستخدم هذا الصمام الثنائي في مولدات الميكروويف. هنا ، يتم إعطاء إمداد تيار مستمر إلى الصمام الثنائي IMPATT لتوليد خرج يتأرجح بمجرد استخدام دائرة مضبوطة مناسبة داخل الدائرة. يكون خرج دائرة IMPATT ثابتًا وعاليًا نسبيًا مقارنة بثنائيات الميكروويف الأخرى. لكنه ينتج أيضًا نطاقًا عاليًا من ضوضاء الطور ، مما يعني أنه يتم استخدامه في أجهزة الإرسال البسيطة بشكل أكثر شيوعًا من المذبذبات المحلية داخل المستقبلات حيث يكون أداء ضوضاء الطور أكثر أهمية عادةً. يمكن أن يحد هذا الصمام الثنائي من التطبيقات من خلال ضوضاء الطور. ومع ذلك ، فإن هذه الثنائيات هي في الأساس بدائل جذابة لثنائيات الميكروويف لعدة مناطق. بشكل عام ، يستخدم هذا النوع من الصمام الثنائي بشكل أساسي عند ترددات أعلى من 70 جيجاهرتز. يُلاحظ أنه عندما يتم إعطاء دائرة مضبوطة بجهد في منطقة جهد الانهيار نحو IMPATT ، فسيحدث التذبذب ، وبالمقارنة مع الثنائيات الأخرى ، يستخدم هذا الصمام الثنائي مقاومة سالبة وهذا الصمام الثنائي قادر على توليد نطاق عالٍ من الطاقة عادةً عشرة واط أو أعلى بناءً على الجهاز. يمكن أن يتم تشغيل هذا الصمام الثنائي من مصدر باستخدام المقاوم الحالي المحدد. قيمة هذا تقيد تدفق التيار إلى القيمة اللازمة. يتم توفير التيار عبر خنق التردد اللاسلكي لفصل التيار المباشر عن إشارة التردد اللاسلكي. دائرة صمام ثنائي IMPATT

دائرة الصمام الثنائي IMPATT يتم ترتيب الصمام الثنائي للميكروويف IMPATT خارج الدائرة المضبوطة ولكن عادة يمكن ترتيب هذا الصمام الثنائي داخل تجويف الدليل الموجي الذي يعطي الدائرة المضبوطة اللازمة. عندما يتم إعطاء مصدر الجهد ، فإن الدائرة سوف تتأرجح ، والعيب الرئيسي في الصمام الثنائي IMPATT هو تشغيله لأنه يولد نطاقًا عاليًا من ضوضاء الطور بسبب آلية انهيار الانهيار الجليدي. تستخدم هذه الأجهزة تقنية Gallium Arsenide (GaAs) وهي أفضل بكثير مقارنةً بالسيليكون. ينتج هذا عن معاملات التأين الأسرع جدًا لحاملات الشحن. الفرق بين IMPATT و Trapatt Diode تمت مناقشة الاختلاف الرئيسي بين IMPATT و Trapatt الثنائي بناءً على مواصفات مختلفة أدناه. النسبة المئوية في الوضع النبضي و 0.5٪ في الوضع النبضي هي 100-1٪ طاقة الإخراج 10 وات (CW) 1 وات (نبضي) أعلى من 10 وات رقم الضوضاء 60 ديسيبل 3 ديسيبلأشباه الموصلات الأساسية Si ، InP ، Ge ، GaAsSiConstruction N + PIP + التحيز العكسي PN JunctionP + NN + أو Nerse PN JunctionHarmonicsLowStrongRuggednessYesYesSizeTinyTinyApplicationOscillator ، AmplifierOscillator خصائص الصمام الثنائي IMPATT تشمل خصائص الصمام الثنائي IMPATT ما يلي يعمل في حالة التحيز العكسي المواد المستخدمة لتصنيع هذه الثنائيات هي InP و Si و GaAs. الانهيار الجليدي l كوقت عبور. بالمقارنة مع الثنائيات Gunn ، توفر هذه الثنائيات طاقة وضوضاء عالية أيضًا ، لذلك تستخدم في مستقبلات المذبذبات المحلية. فرق الطور بين التيار والجهد هو 20 درجة. هنا يرجع تأخير الطور بمقدار 90 درجة أساسًا إلى تأثير الانهيار الجليدي بينما تكون الزاوية المتبقية بسبب وقت العبور ، وتستخدم هذه بشكل أساسي حيث تكون طاقة الخرج العالية ضرورية مثل المذبذبات ومكبرات الصوت ، وتكون طاقة الخرج التي يوفرها هذا الصمام الثنائي في نطاق المليمترات. - تردد الموجة: عند الترددات الأقل ، تتناسب طاقة الخرج عكسياً مع الترددات ، بينما في الترددات العالية ، تتناسب عكسياً مع مربع التردد ، وتشمل مزايا الصمام الثنائي IMPATT ما يلي ، فهو يعطي نطاق تشغيل عالي. حجمها صغير وهي اقتصادية وفي درجات الحرارة العالية تعطي عملية موثوقة مقارنة بالديودات الأخرى فهي تتمتع بقدرات طاقة عالية وحيثما يتم استخدامها كمضخم فإنها تعمل كجهاز ضيق النطاق وتستخدم هذه الثنائيات كأداة مولدات ميكروويف ممتازة بالنسبة لنظام نقل الميكروويف ، يمكن لهذا الصمام الثنائي أن يولد إشارة حاملة. تشمل عيوب الصمام الثنائي IMPATT ما يلي يعطي نطاق ضبط أقل ، ويعطي حساسية عالية لظروف التشغيل المختلفة. في منطقة الانهيار الجليدي ، يمكن أن يتسبب معدل توليد زوج ثقب الإلكترون في توليد ضوضاء عالية. لا يؤخذ ثم قد يتلف بسبب المفاعلة الإلكترونية الضخمة. التطبيقات تشمل تطبيقات الصمام الثنائي IMPATT ما يلي: تستخدم هذه الأنواع من الثنائيات مثل مذبذبات الميكروويف داخل مذبذبات الإخراج المعدلة ومولدات الميكروويف ، وتستخدم هذه في رادارات الموجة المستمرة والإجراءات المضادة الإلكترونية ووصلات الميكروويف ، وتستخدم هذه في التضخيم من خلال المقاومة السلبية. تستخدم هذه الثنائيات في المضخمات البارامترية ومذبذبات الميكروويف ومولدات الميكروويف. وتستخدم أيضًا في أجهزة إرسال الاتصالات السلكية واللاسلكية وأنظمة الإنذار الدخيل وأجهزة الاستقبال. تُستخدم أجهزة أشباه الموصلات هذه لتوليد إشارات ميكروويف عالية الطاقة في نطاق ترددات يتراوح من 3 جيجاهرتز إلى 100 جيجاهرتز. هذه الثنائيات قابلة للتطبيق على عدد أقل من إنذارات الطاقة وأنظمة الرادار.

السابق:ما هو مرشح التمرير العالي: العمل وتطبيقاته

التالى:ما هي الأتمتة الصناعية؟ أنواع ومستويات ومزايا

اترك رسالة

قائمة الرسالة

تحميل التعليقات ...