GUNN DİYOT NEDİR ?

Gunn diyot nedir ? Gunn diyot nasıl çalışır ? Gunn diyot karakteristikleri nedir ? Gunn diyot nerelerde kullanılır ? Gunn diyot nasıl yapılır ?Gunn etkisi nedir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Gunn Diyot Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Diyotlarla ilgili seriye devam ediyoruz.

Başlayalım.

GUNN DİYOT

Gunn diyotun terminalleri boyunca bir DC gerilimi uygulandığında, bunların çoğu merkezi aktif bölge boyunca görünen katmanları boyunca bir elektrik alanı geliştirilir.İlk aşamalarda, iletkenlik, elektronların değerlik bandından, iletim bandının alt tabaka hareketinden dolayı artar.

Gunn diyot, bir p-n birleşiminden oluşan diğer diyotlardan farklı olarak, sadece bir n-katkılı yarı iletken malzemeden oluşan iki terminalli bir pasif yarı iletken aygıttır.

Gunn diyotları, Gallium Arsenide (GaAs), İndiyum Fosfür (InP), Galyum Nitrür (GaN), Kadmiyum Tellürid (CdTe) gibi iletim bantlarında çok sayıda, başlangıçta boş, yakın aralıklı enerji tabakalarından oluşan malzemelerden yapılabilir.

Kadmiyum Sülfür (CdS), Indiyum Arsenide (InAs), İndiyum Antimonide (InSb) ve Çinko Selenide (ZnSe vb.Genel üretim prosedürü, üç n-tipi yarı-iletken tabaka oluşturmak için,bir n+ alt tabaka üzerinde bir epitaksiyal tabakanın büyütülmesini içerir ki buradaki fazla tabakalar, orta, aktif tabakaya kıyasla çok katkılıdır.

Ayrıca, eğilimleri kolaylaştırmak için Gunn diyotunun her iki ucunda metal kontaklar bulunur.Gunn diyot için devre sembolü, resim üzerinde de gösterildiği gibidir ve p-n bağlantısının olmadığını belirtmek için normal diyottan farklıdır.

Bir Gunn diyotunun akım-voltaj ilişkisi özellikleri, negatif direnç bölgesi ile resim üzerindeki grafikte gösterilmiştir. Bu özellikler tunnel diyotun özelliklerine benzer.

Resimde gösterildiği gibi, başlangıçta bu diyot üzerinde akım artmaya başlar, ancak belirli bir voltaj seviyesine ulaştıktan sonra (eşik voltaj değeri olarak adlandırılan belirli bir voltaj değerinde), akım tekrar artmadan önce azalır.Mevcut düşmelerin bulunduğu bölge negatif bir direnç bölgesi olarak adlandırılır ve bundan dolayı salınım yapar.

Bu negatif direnç bölgesinde, bu diyot, bu bölgede olduğu gibi, diyotun sinyalleri yükseltmek için etkinleştirildiği gibi, hem osilatör hem de amplifikatör görevi görür.

Bağlantılı olarak V-I plot grafiğinde belli bir eşik değeri (V) ulaştıktan sonra, ancak, resimdeki (pembe renkli) Bölge 1 eğrisi ile gösterilmiştir.Gunn diyotdan iletim akımı bölge eğrisi ile gösterildiği gibi azaldıkça (mavi renkte) ifade edilmiştir.

Bunun nedeni, yüksek gerilimlerde, iletim bandının alt tabanındaki elektronların, etkin kütlesindeki bir artışa bağlı olarak hareketliliklerinin azaldığı yüksek tabakaya doğru hareket etmeleridir.Hareketliliğin azalması, diyottan akan akımda bir azalmaya yol açan iletkenliği azaltır.

Sonuç olarak, diyotun V-I karakteristik eğrisinde negatif direnç bölgesi (Tepe noktasından alt noktasına uzanan bölge) olarak ifade edilir.Bu etki elektron etkisi transferi olarak adlandırılır ve bu nedenle Gunn diyotları da ‘Translated Electron Devices’ olarak adlandırılır.

Ayrıca, aktarılan elektron etkisinin Gunn etkisi olarak da adlandırıldığına ve 1963’teki keşfinden sonra John Battiscombe Gunn (JB Gunn) ‘den sonraya adını verdiğine dikkat çekmek gerekir ki bu da bir kişinin bir çipin etrafında GaAs yarıiletkenine sabit bir voltaj uygulayarak mikrodalga üretebileceğini göstermiştir.

Bununla birlikte, Gunn diyotlarını imal etmek için kullanılan malzemenin, aktarılan elektron etkisinin sadece elektronlar için iyi olduğunu ve boşluklar için iyi olmadığını ifade etmek gerekmektedir ve için gunn tipi diyotların n-tipi olması gerektiği unutulmamalıdır.

Ayrıca, GaAs’lar zayıf bir iletken olduğundan, Gunn diyotları aşırı ısı üretir ve bu nedenle genellikle bir soğutucu ile sağlanır.Ek olarak, mikrodalga frekanslarında, bir akım darbesi, belirli bir voltaj değerinde başlatılan aktif bölge boyunca hareket eder.Aktif bölgedeki akım darbesinin bu hareketi, potansiyel akım geçişini azaltır, bu da daha sonraki akım darbelerinin oluşumunu önler.

Bir sonraki akım darbesi, sadece daha önce üretilen darbe aktif bölgenin uzak ucuna ulaştığında potansiyel gradyanı bir kez daha artırarak oluşturulabilir.Bu, mevcut darbenin aktif bölge boyunca hareket etmesinin zamanının, akım darbelerinin üretildiği hıza karar verdiğini ve dolayısıyla Gunn diyotunun çalışma frekansını düzelttiğini gösterir.

Böylece salınım frekansını değiştirmek için, merkezi aktif bölgenin kalınlığını değiştirmek zorundadır.Ayrıca Gunn diyot tarafından sergilenen negatif direncin doğasının, hem amplifikatör hem de osilatör olarak çalışmasına olanak sağladığına dikkat edilmelidir.

Gunn diyotlarının avantajı, bunların en küçük mikrodalga kaynağı olmaları, boyut olarak kompakt olmaları, geniş bant genişliği üzerinde çalışabilmeleri ve yüksek frekans stabilitesine sahip olmalarıdır.

Bununla birlikte, bunların açılma voltajı yüksektir, 10 GHz’nin altında daha az verimlidir ve zayıf sıcaklık stabilitesi gösterir. Yine de, Gunn diyotlar yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kullanım alanlarına bir bakalım ;

Mikrodalga frekansları oluşturmak için elektronik osilatörlerde.

Pompa kaynakları olarak parametrik yükselteçlerde.

Polis radarlarında.

Kapı açma sistemlerinde sensörler, haberleşme sistemleri, yaya güvenlik sistemleri vb.

Otomatik kapı açıcılarda, trafik sinyal kontrolörlerinde vb. Mikrodalga frekansları için bir kaynak olarak.

Mikrodalga alıcı devrelerinde.

Radyo iletişiminde.

Askeri sistemlerde.

Uzak titreşim dedektörleri olarak.

Takometrelerde.

Darbeli Gunn Diyot Jeneratöründe.

Mikroelektronikte kontrol ekipmanları olarak.

Radar hız silahlarında.

Mikrodalga röle veri bağlantısı vericileri olarak.

Sürekli Dalga Doppler Radarlarında.

Gunn Etkisi Nedir ?

1960’larda John Battiscombe Gunn tarafından icat edildi; GaAs (Gallium Arsenide) üzerine yaptığı deneylerden sonra, deneylerinin sonuçlarında bir gürültü gözlemledi ve bu, eşik değerinden daha büyük bir büyüklükte bir elektrik alanıyla, mikrodalga frekanslarındaki elektriksel salınımların üretimine bağlıydı.

John Battiscombe Gunn tarafından keşfedildikten sonra Gunn Effect olarak adlandırıldı.

Gunn Etkisi, bir yarı iletken cihaza uygulanan voltaj kritik voltaj değerini veya eşik voltaj değerini aştığında, mikrodalga gücünün üretilmesi (birkaç GHz civarında mikrodalga frekanslı güç) olarak tanımlanabilir.

Gunn Diyotlu Osilatör

Gunn diyotları, 10 GHz’den THz’ye kadar değişen frekanslarda mikrodalgalar üretmek için osilatörler üretmek için kullanılır.Aktarılan elektron cihazı osilatör olarak da adlandırılan Negatif Diferansiyel Direnç cihazıdır – bu, kendisine uygulanan DC bias gerilimli Gunn diyotundan oluşan ayarlı bir devredir. Ve bu, diyotun negatif direnç bölgesine yöneltilmesi olarak adlandırılır.

Bu nedenle, diyotun negatif direnci, devrenin pozitif direnciyle, salınımların oluşmasıyla sonuçlanırken, devrenin toplam diferansiyel direnci sıfıra düşer.