في مواد أشباه الموصلات GaAs ، توجد الإلكترونات في حالتين مثل سرعة منخفضة عالية الكتلة وسرعة عالية منخفضة الكتلة. بناءً على طلب مجال كهربائي مناسب ، تُجبر الإلكترونات على الانتقال من حالة الكتلة المنخفضة إلى حالة الكتلة العالية. في هذه الحالة المحددة ، يمكن للإلكترونات أن تشكل مجموعة وتتحرك بمعدل ثابت يمكن أن يتسبب في تدفق التيار في سلسلة من النبضات. لذلك يُعرف هذا باسم تأثير Gunn الذي تستخدمه ثنائيات Gunn. هذه الثنائيات هي أفضل الأجهزة وأكثرها توفرًا من عائلة TED (أجهزة الإلكترون المنقولة). تُستخدم هذه الأنواع من الثنائيات مثل محولات التيار المستمر إلى الميكروويف مع ميزات المقاومة السلبية لأغاليوم الغاليوم السائبة (أرسينيد الغاليوم) وتحتاج إلى مصدر طاقة ثابت نموذجي ، ومقاومة أقل بحيث يمكن التخلص من الدوائر المعقدة. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على الصمام الثنائي Gunn. ما هو الصمام الثنائي Gunn Diode؟ يتكون الصمام الثنائي Gunn من أشباه الموصلات من النوع N لأنه يشتمل على أغلبية حاملات الشحنة مثل الإلكترونات. يستخدم هذا الصمام الثنائي خاصية المقاومة السلبية لإنتاج تيار عند الترددات العالية. يستخدم هذا الصمام الثنائي بشكل أساسي لإنتاج إشارات الميكروويف حول 1 جيجاهرتز وترددات الترددات اللاسلكية حوالي 100 جيجاهرتز. تُعرف الثنائيات Gunn أيضًا باسم TED (أجهزة الإلكترون المنقولة). على الرغم من أنه الصمام الثنائي ، إلا أن الأجهزة لا تحتوي على تقاطع PN ولكنها تتضمن تأثيرًا يسمى تأثير Gunn.

غون ديود تم تسمية هذا التأثير بناءً على المخترع وهو JB Gunn. هذه الثنائيات سهلة الاستخدام للغاية ، فهي تشكل تقنية منخفضة التكلفة لتوليد إشارات ترددات الراديو الميكروية ، وغالبًا ما يتم وضعها في دليل موجي لعمل تجويف رنيني سهل. يظهر رمز Gunn diode أدناه. رمز

بناء الصمام الثنائي الرمزييمكن تصنيع الصمام الثنائي Gunn باستخدام أشباه الموصلات من النوع N. المواد الأكثر استخدامًا هي GaAs (زرنيخيد الغاليوم) و InP (فوسفيد الإنديوم) والمواد الأخرى التي تم استخدامها مثل Ge و ZnSe و InAs و CdTe و InSb. الإلكترون المنقول مناسب للإلكترونات وليس الثقوب الموجودة في مادة من النوع p. يوجد في هذا الجهاز 3 مناطق رئيسية تسمى المناطق العلوية والسفلية والمتوسطة. التصميم

الطريقة العامة لتصنيع هذا الصمام الثنائي هي النمو والطبقة فوق المحورية على الركيزة المتدهورة n +. يتراوح سمك الطبقة النشطة من بضعة ميكرون إلى 100 ميكرون ومستوى المنشطات لهذه الطبقة يتراوح من 1014 سم -3 إلى 1016 سم -3. لكن مستوى المنشطات هذا منخفض بشكل ملحوظ والذي يستخدم في المناطق العلوية والسفلية من الجهاز. بناءً على التردد المطلوب ، ستتغير السماكة. يمكن أن يتم ترسيب طبقة n + بشكل فوقي محوري بطريقة أخرى مخدر من خلال غرس الأيونات. كلا المنطقتين من هذا الجهاز مثل الجزء العلوي والسفلي مخدر بعمق لتوفير n + المواد. هذا يعطي مناطق التوصيل العالي اللازمة للتوصيلات مع الجهاز. بشكل عام ، يتم وضع هذه الأجهزة على دعم التوصيل الذي يتم توصيل السلك به. يمكن أن يعمل هذا الدعم أيضًا مثل المشتت الحراري وهو أمر خطير لإزالة الحرارة. يمكن إجراء الوصلة الطرفية الأخرى للديود من خلال وصلة ذهبية تترسب على سطح القمة. هنا اتصال الذهب ضروري بسبب الموصلية العالية والاستقرار النسبي. أثناء التصنيع ، يجب أن يكون جهاز المواد خاليًا من العيوب وأن يشتمل أيضًا على مجموعة متسقة للغاية من المنشطات. في بعض المواد مثل InP & GaAs ، بمجرد الوصول إلى مستوى العتبة من خلال مجال كهربائي داخل المادة ، ستنخفض حركة الإلكترونات بشكل متزامن. عندما يتحسن المجال الكهربائي ، سيتم إنشاء مقاومة سلبية ، وبمجرد أن تصل شدة المجال الكهربائي لمادة GaAs إلى قيمتها الكبيرة على القطب السالب ، يمكن عندئذٍ تشكيل منطقة منخفضة للتنقل الإلكتروني. تنتقل هذه المنطقة من خلال متوسط سرعة الإلكترونات إلى القطب الكهربائي + V. يشتمل الصمام الثنائي على منطقة مقاومة سالبة على خصائص السيرة الذاتية الخاصة به. بمجرد الوصول إلى القيمة المهمة من خلال القطب الكهربي السالب ، ستكون هناك منطقة من خلال تنقل الإلكترونات المنخفضة. بعد ذلك ، سوف يتحول إلى القطب الموجب. بمجرد أن يلتقي بمجال مجال كهربائي قوي من خلال القطب الموجب على القطب السالب ، ثم يبدأ نوع دوري من المنطقة لحركة أقل للإلكترون وكذلك المجال الكهربائي العالي في إعادة التكوين. تنتج الطبيعة الدورية لهذا الحادث تذبذبات بترددات 100 جيجاهرتز. بمجرد تجاوز هذه القيمة ، ستبدأ التذبذبات في الاختفاء بسرعة. الخصائص تظهر خصائص الصمام الثنائي Gunn منطقة مقاومة سلبية على منحنى الخاصية VI الموضح أدناه. لذلك تسمح هذه المنطقة للديود بتضخيم الإشارات ، بحيث يمكن استخدامه في المذبذبات ومضخمات الصوت. ولكن ، يتم استخدام مذبذبات Gunn diode بشكل متكرر. خصائص غان ديود

خصائص Gunn Diode هنا ، منطقة المقاومة السلبية في الصمام الثنائي Gunn ليست شيئًا إلا بمجرد زيادة تدفق التيار ثم ينخفض الجهد. يسمح هذا الطور العكسي للديود بالعمل مثل مذبذب ومضخم. يزيد تدفق التيار في هذا الصمام الثنائي من خلال جهد التيار المستمر. عند نهاية محددة ، سيبدأ تدفق التيار في التناقص ، لذلك يُطلق على ذلك نقطة الذروة أو نقطة العتبة. بمجرد عبور نقطة العتبة ، سيبدأ تدفق التيار في الانخفاض لإنشاء منطقة مقاومة سلبية داخل الصمام الثنائي. وضع تذبذب LSA ، وضع تذبذب الدائرة ، وضع تذبذب بندقية ، يمكن تحديد وضع تذبذب البندقية في المنطقة التي يمكن فيها مضاعفة مجموع التردد بمقدار 107 سم / ثانية. يمكن مضاعفة مجموع المنشطات بطول أكبر من 1012 / سم 2. في هذه المنطقة ، يكون الصمام الثنائي غير مستقر بسبب تكوين دوري إما مجال المجال العالي وطبقة التراكم وضع التضخيم المستقر يمكن تحديد هذا النوع من الوضع في المنطقة حيث يكون مجموع مرات التردد 107 سم / ثانية يتراوح طول منتج المنشطات من 1011 و 1012 / سم 2. من 107 × 2 & 104 × 2. وضع تذبذب الدائرة التحيزية يحدث هذا النوع من الوضع بمجرد حدوث تذبذب LSA أو Gunn. بشكل عام ، هي المنطقة التي يكون فيها ناتج طول الوقت للتردد صغيرًا جدًا للظهور داخل الشكل. بمجرد الانتهاء من انحياز الصمام الثنائي السائب إلى الحد الأدنى ، ينخفض متوسط التيار فجأة عندما يبدأ تذبذب Gunn. يُظهر تطبيق مخطط Gunn diode منطقة مقاومة سلبية. يمكن أن تؤدي المقاومة السلبية من خلال السعة الشاردة ومحاثة الرصاص إلى التذبذبات. دائرة مذبذب الصمام الثنائي Gunn

دائرة مذبذب الصمام الثنائي في معظم الحالات ، سيشمل نوع الاسترخاء من التذبذبات سعة كبيرة ستلحق الضرر بالصمام الثنائي. لذلك يتم استخدام مكثف كبير عبر الصمام الثنائي لتجنب هذا الفشل. تُستخدم هذه الخاصية بشكل أساسي لتصميم المذبذبات عند الترددات العليا التي تتراوح من نطاقات GHz إلى نطاقات THz. هنا ، يمكن التحكم في التردد عن طريق إضافة مرنان. في الدائرة المذكورة أعلاه ، مكافئ الدائرة المجمعة هو دليل موجي أو خط نقل متحد المحور ، وهنا يمكن الوصول إلى صمامات GaAs Gunn للتشغيل والتي تتراوح من 10 جيجاهرتز إلى 200 جيجاهرتز بقوة 5 ميجاوات - 65 ميجاوات. يمكن أيضًا استخدام هذه الثنائيات كمكبرات للصوت. تشمل مزايا الصمام الثنائي Gunn ما يلي: يتوفر هذا الصمام الثنائي بحجم صغير ومحمول يجعل تكلفة هذا الصمام الثنائي أقل عند الترددات العالية ، هذا الصمام الثنائي مستقر وموثوق به ويمتلك ضوضاء محسّنة - نسبة الإشارة (NSR) لأنه محمي من الضوضاء المزعجة ويتضمن نطاق ترددي عالي عيوب عيوب الصمام الثنائي Gunn تشمل ما يلي ثبات درجة حرارة هذا الصمام الثنائي ضعيف تيار التشغيل لهذا الجهاز وبالتالي تبديد الطاقة مرتفع. الكفاءة منخفضة تحت 10 جيجاهرتز ، تشغيل الجهد الكهربائي لهذا الجهاز مرتفع ، ضجيج FM مرتفع لتطبيقات محددة ، نطاق الضبط مرتفع ، التطبيقات ، تشمل تطبيقات غن دايود ما يلي ، تستخدم هذه الثنائيات كمذبذبات ومضخمات ، وتستخدم في الإلكترونيات الدقيقة مثل معدات التحكم تستخدم في مصادر الرادار العسكرية والتجارية والاتصالات اللاسلكية ، ويستخدم هذا الصمام الثنائي في الجين النبضي Gunn diode rators. في الإلكترونيات الدقيقة ، يتم استخدام هذه الثنائيات كأجهزة تحكم سريعة لتعديل شعاع الليزر. تستخدم في رادارات الشرطة ، هذه الثنائيات قابلة للتطبيق في مقياس سرعة الدوران ، وتستخدم كمصادر للمضخات داخل مضخمات حدودية ، وتستخدم في أجهزة الاستشعار للكشف عن أنظمة مختلفة مثل فتح الباب ، واكتشاف التعدي على ممتلكات الغير وسلامة المشاة ، وما إلى ذلك ، يتم استخدامه في رادارات دوبلر الموجية بدون توقف ، ويستخدم على نطاق واسع في أجهزة الإرسال لرابط بيانات ترحيل الميكروويف ، ويستخدم في مذبذبات الإلكترونيات لتوليد ترددات الميكروويف ، وبالتالي ، كل هذا يدور حول نظرة عامة على Gunn diode وعمله. تسمى هذه الأنواع من الثنائيات أيضًا TED (الأجهزة الإلكترونية المنقولة). بشكل عام ، يتم استخدام هذه التذبذبات عالية التردد. إليك سؤال لك ، ما هو تأثير Gunn؟

السابق:ما هو نظام تحديد المواقع العالمي؟ فهم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

التالى:ما هو نصف الأفعى: مخطط الدائرة وتطبيقاتها

اترك رسالة

قائمة الرسالة

تحميل التعليقات ...