Apa itu Dioda Gunn: Konstruksi & Cara Kerjanya

Dalam bahan semikonduktor GaAs, elektron hadir dalam dua keadaan seperti kecepatan rendah massa tinggi & kecepatan tinggi massa rendah. Dengan tuntutan medan listrik yang memadai, elektron dipaksa untuk berpindah dari keadaan massa rendah ke keadaan massa tinggi. Pada keadaan khusus ini, elektron dapat membentuk kelompok & bergerak pada tingkat yang konsisten yang dapat menyebabkan arus mengalir dalam serangkaian pulsa. Jadi ini dikenal sebagai Efek Gunn yang digunakan oleh dioda Gunn. Dioda ini adalah perangkat terbaik dan paling sering tersedia dari keluarga TED (perangkat elektron yang ditransfer). Jenis dioda ini digunakan seperti konverter DC ke gelombang mikro dengan fitur resistansi negatif dari GaAs massal (Gallium Arsenide) dan mereka membutuhkan catu daya tegangan stabil yang khas, impedansi yang lebih sedikit sehingga sirkuit yang kompleks dapat dihilangkan. Artikel ini membahas gambaran umum tentang dioda Gunn. Apa itu Dioda Gunn? Dioda Gunn dibuat dengan semikonduktor tipe-N karena terdiri dari pembawa muatan mayoritas seperti elektron. Dioda ini menggunakan properti resistansi negatif untuk menghasilkan arus pada frekuensi tinggi. Dioda ini terutama digunakan untuk menghasilkan sinyal gelombang mikro sekitar 1 GHz & frekuensi RF sekitar 100 GHz. Dioda Gunn juga dikenal sebagai TED (perangkat elektron yang ditransfer). Meskipun dioda, perangkat tidak memiliki PN-junction tetapi termasuk efek yang disebut Efek Gunn. Dioda Gunn Efek ini dinamai berdasarkan penemunya yaitu JB Gunn. Dioda ini sangat mudah digunakan, mereka membentuk teknik berbiaya rendah untuk menghasilkan sinyal RF gelombang mikro, sering ditempatkan dalam pemandu gelombang untuk membuat rongga resonansi yang mudah. Simbol dioda Gunn ditunjukkan di bawah ini.Simbol Konstruksi Dioda GunnFabrikasi dioda Gunn dapat dilakukan dengan semikonduktor tipe-N. Material yang paling sering digunakan adalah GaAs (gallium Arsenide) & InP (Indium Phosphide) serta material lain yang telah digunakan seperti Ge, ZnSe, InAs, CdTe, InSb. elektron yang ditransfer hanya sesuai untuk elektron & bukan lubang yang ditemukan dalam bahan tipe-p. Di perangkat ini, ada 3 wilayah utama yang disebut area atas, bawah & tengah.Konstruksi Metode umum untuk membuat dioda ini adalah menumbuhkan & lapisan epitaksi pada substrat n+ yang terdegenerasi. Ketebalan lapisan aktif berkisar dari beberapa mikron hingga 100 mikron dan tingkat doping lapisan ini berkisar antara 1014cm-3 hingga 1016cm-3. Tetapi tingkat doping ini sangat rendah yang digunakan untuk bagian atas & bawah perangkat. Berdasarkan frekuensi yang dibutuhkan, ketebalan akan berubah. Pengendapan lapisan n+ dapat dilakukan secara epitaksial atau didoping melalui implantasi ion. Kedua area perangkat ini seperti bagian atas & bawah diolah secara mendalam untuk memberikan materi n+. Ini memberikan daerah konduktivitas tinggi yang diperlukan untuk sambungan ke perangkat. Umumnya, perangkat ini ditempatkan pada penyangga konduktor yang membuat sambungan kawat. Dukungan ini juga dapat bekerja seperti heat sink yang berbahaya untuk menghilangkan panas. Sambungan terminal lain dioda dapat dibuat melalui sambungan emas yang diendapkan ke permukaan puncak. Di sini sambungan emas diperlukan karena konduktivitasnya yang tinggi & stabilitas relatifnya. Saat manufaktur, perangkat material harus bebas cacat & juga mencakup rentang doping yang sangat konsisten. Kerja Dioda Gunn Prinsip kerja dioda Gunn terutama bergantung pada Efek Gunn. Dalam beberapa bahan seperti InP & GaAs, setelah tingkat ambang batas dicapai melalui medan listrik di dalam bahan, maka mobilitas elektron akan berkurang secara bersamaan. Ketika medan listrik meningkat maka resistansi negatif akan dihasilkan. Setelah intensitas medan listrik untuk bahan GaAs mencapai nilai signifikannya pada elektroda negatif, maka daerah mobilitas elektron rendah dapat terbentuk. Daerah ini bergerak melalui kecepatan elektron rata-rata ke elektroda +Ve. Dioda Gunn termasuk daerah resistansi negatif pada karakteristik CV-nya. Setelah nilai signifikan dicapai melalui elektroda GaAs negatif, maka akan ada daerah melalui mobilitas elektron rendah. Setelah itu, akan bergeser ke elektroda positif. Setelah memenuhi domain medan listrik yang kuat melalui elektroda positif pada elektroda negatif, maka jenis daerah siklik untuk mobilitas elektron yang lebih sedikit serta medan listrik yang tinggi akan mulai terbentuk kembali. Sifat siklus dari kejadian ini menghasilkan osilasi dengan frekuensi 100 GHz. Setelah nilai ini melebihi, maka osilasi akan mulai menghilang dengan cepat. Karakteristik Karakteristik dioda Gunn menunjukkan area resistansi negatif pada kurva karakteristik VI yang ditunjukkan di bawah ini. Jadi wilayah ini memungkinkan dioda untuk memperkuat sinyal, sehingga dapat digunakan dalam osilator & amplifier. Tapi, osilator dioda Gunn paling sering digunakan.Ciri-ciri Dioda Gunn Disini, daerah resistansi negatif pada dioda Gunn tidak lain adalah begitu arus bertambah maka tegangan turun. Pembalikan fase ini memungkinkan dioda bekerja seperti osilator & penguat. Aliran arus di dioda ini meningkat melalui tegangan DC. Pada suatu ujung tertentu, aliran arus akan mulai berkurang, sehingga ini disebut titik puncak atau titik ambang. Setelah titik ambang dilintasi maka aliran arus akan mulai berkurang untuk menciptakan daerah resistansi negatif di dalam dioda. Mode Operasi Dioda Gunn Pengoperasian dioda Gunn dapat dilakukan dalam empat mode yang meliputi berikut ini. Mode Osilasi Gunn Amplifikasi Stabil ModelMode Osilasi LSAMode Osilasi SirkuitBiasMode Osilasi GunnMode osilasi Gunn dapat didefinisikan di area di mana jumlah frekuensi dapat dikalikan dengan panjang 107 cm/s. Jumlah doping dapat dikalikan melalui panjang lebih tinggi dari 1012/cm2. Di daerah ini, dioda tidak stabil karena pembentukan siklik baik domain medan tinggi & lapisan akumulasi. Modus Amplifikasi Stabil Modus semacam ini dapat didefinisikan di daerah di mana jumlah frekuensi kali panjang adalah 107cm/detik & panjang produk doping untuk waktu berkisar dari 1011 & 1012/cm2.Mode Osilasi LSA Mode semacam ini dapat didefinisikan di area di mana jumlah kali panjang frekuensi adalah 107 cm/s & hasil bagi doping dapat dibagi melalui rentang frekuensi dari 2×104 & 2×105.Bias Circuit Oscillation ModeMode semacam ini terjadi hanya setelah ada osilasi LSA atau Gunn terjadi. Umumnya, itu adalah area di mana produk panjang waktu dari frekuensi sangat kecil untuk muncul di dalam gambar. Setelah pembiasan dioda massal dilakukan ke ambang batas maka arus rata-rata turun tiba-tiba ketika osilasi Gunn dimulai. Rangkaian Osilator Dioda Gunn Diagram rangkaian rangkaian osilator dioda Gunn ditunjukkan di bawah ini. Penerapan diagram dioda Gunn menunjukkan daerah resistansi negatif. Resistansi negatif melalui kapasitansi nyasar dan induktansi timbal dapat menghasilkan osilasi.Rangkaian Osilator Dioda GunnDalam kebanyakan kasus, jenis osilasi relaksasi akan mencakup amplitudo besar yang akan merusak dioda. Jadi kapasitor besar digunakan di dioda untuk menghindari kegagalan ini. Karakteristik ini terutama digunakan untuk merancang osilator pada frekuensi atas yang berkisar dari pita GHz hingga THz. Di sini, frekuensi dapat dikontrol dengan menambahkan resonator. Pada rangkaian di atas, rangkaian setara yang disamakan adalah pandu gelombang atau saluran transmisi koaksial. Dioda GaAs Gunn dapat diakses untuk operasi yang berkisar dari 10 GHz – 200 GHz pada daya 5 MW – 65 MW. Dioda ini juga dapat digunakan sebagai amplifier.KelebihanKelebihan dioda Gunn antara lain sebagai berikut.Dioda ini tersedia dalam ukuran kecil & portabelMembuat biaya dioda ini lebih murahPada frekuensi tinggi, dioda ini stabil & dapat diandalkanIni memiliki peningkatan kebisingan-untuk -rasio sinyal (NSR) karena terlindung dari gangguan kebisingan.Ini termasuk bandwidth tinggiKerugianKerugian dari dioda Gunn termasuk yang berikut.Stabilitas suhu dioda ini burukArus operasi perangkat ini, sehingga disipasi daya tinggi.Dioda Gunn efisiensi rendah di bawah 10 GHz. Nyalakan tegangan perangkat ini tinggi. Kebisingan FM tinggi untuk aplikasi tertentu Kisaran penyetelan tinggi Aplikasi Aplikasi dioda Gunn meliputi yang berikut. Dioda ini digunakan sebagai osilator & Amplifier. Digunakan dalam mikroelektronika seperti peralatan kontrol .Ini digunakan dalam militer, sumber radar komersial & komunikasi radio. Dioda ini digunakan dalam gen dioda Gunn berdenyut rators.Dalam mikroelektronika, dioda ini digunakan sebagai perangkat pengontrol cepat untuk modulasi sinar laser.Digunakan dalam radar polisi.Dioda ini berlaku di takometerIni digunakan sebagai sumber pompa dalam amplifier parametrikDigunakan pada sensor untuk mendeteksi sistem yang berbeda seperti pembukaan pintu, pendeteksian pelanggaran & keselamatan pejalan kaki, dll.Ini digunakan dalam radar doppler gelombang nonstop.Ini digunakan secara luas di pemancar tautan data relai gelombang mikroIni digunakan dalam osilator elektronik untuk menghasilkan frekuensi gelombang mikroJadi, ini semua tentang gambaran umum dioda Gunn dan cara kerjanya. Jenis dioda ini juga disebut TED (Transferred Electronic Device). Umumnya, ini digunakan untuk osilasi frekuensi tinggi. Berikut adalah pertanyaan untuk Anda, apa itu Efek Gunn?

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan